基于超聲波爐膛高溫測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、大型燃煤電站鍋爐中,爐膛溫度的準確測量對于實現(xiàn)鍋爐安全、高效及低污染排放有著重要的研究意義和應用價值。但由于爐膛燃燒過程具有環(huán)境惡劣、設備尺寸龐大、瞬態(tài)變化、隨機湍流等特征,給實際爐膛溫度的在線測量帶來困難,因此需要尋求更為準確,可靠的爐膛溫度檢測技術?；诼暡ǖ臏囟葴y量技術具有非接觸、對測量對象無干擾等優(yōu)點,能夠實現(xiàn)鍋爐燃燒的實時在線監(jiān)測。然而產生強大可靠的不受爐內嚴重背景噪聲干擾的可探測聲波信號一直是阻礙聲波溫度測量方法在大型電站鍋

2、爐上廣泛商業(yè)化使用的主要技術挑戰(zhàn),同時由于國內開展這項研究工作的時間較晚,因此國內聲波測溫技術的研究基本上還處于實驗室研究階段。超聲波在傳播中具有良好的束射性和方向性,而且成本低廉、易于產生、檢測技術難度相對較小,在很多領域得到廣泛應用。本文從聲學測溫的基本理論出發(fā),針對燃煤鍋爐的高噪聲環(huán)境,設計了一種基于超聲波的單路徑聲學測溫裝置。
　　 本文以新型聲學高溫裝置如何實現(xiàn)聲波飛行時間的精確測量為主要研究對象,參考雷達中的脈沖壓縮

3、技術以及信號處理技術中的互相關函數(shù)分析方法,將低頻偽隨機二進制序列(PRBS)與高頻載波信號相調制用以激勵超聲傳感器向外發(fā)送超聲波編碼信號,在接收端對聲波信號進行相關計算(或匹配濾波),從而實現(xiàn)渡越時間(TOF)的精確測量。
　　 本文詳細介紹了聲學測溫裝置各組成部分,對以變壓器為核心的超聲換能器驅動電路和高精度的聲波接收電路的設計進行了細致的講解。同時還分析了m序列參數(shù)選擇方法及其與超聲載波的調制方式,研究了基于FFT的常規(guī)時

4、延估計算法,并對相關算法的采樣頻率和積分點數(shù)進行了分析。根據(jù)聲波在氣流中的傳播特性,分析了氣流對聲波擾動的影響,提出了一種風速校正方法,即通過測量同一路徑上正反向聲波飛行時間從而得到時間數(shù),用時間數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的聲波飛行時間。
　　 在室溫下、模擬背景噪聲環(huán)境中,對相關分析法進行了試驗驗證。試驗表明,該裝置互相關峰值明顯,能準確測量聲波飛行時間,其抗干擾能力強、可靠性高。同時在戶外對測溫裝置進行了風速校正試驗,試驗結果表明,本