基于聲音傳感器的溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的研究.pdf

1、燃燒溫度檢測(cè)技術(shù)是燃燒理論和技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，其中爐膛內(nèi)溫度分布的在線檢測(cè)與可視化，對(duì)鍋爐燃燒過(guò)程的在線診斷和實(shí)時(shí)控制具有極為重要的意義。由于鍋爐燃燒過(guò)程具有瞬態(tài)變化、隨機(jī)湍流、設(shè)備尺寸龐大、環(huán)境惡劣等特征，給實(shí)際爐膛內(nèi)溫度分布的在線測(cè)量帶來(lái)困難，聲學(xué)法溫度場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)作為一種有效的非接觸式爐膛溫度檢測(cè)方法，具有快速、精確、測(cè)溫范圍廣等特點(diǎn)，能夠有效滿足工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中關(guān)于鍋爐溫度場(chǎng)測(cè)量和在線控制的需要，對(duì)于優(yōu)化燃燒、降低污染、

2、保障設(shè)備安全高效運(yùn)行以及爐膛優(yōu)化設(shè)計(jì)都具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)聲學(xué)法測(cè)溫技術(shù)基本原理，針對(duì)溫度場(chǎng)測(cè)量過(guò)程中遇到的問(wèn)題，改進(jìn)了聲學(xué)法溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)待測(cè)區(qū)域內(nèi)沿有效路徑聲波信號(hào)飛行時(shí)間的精確測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了該區(qū)域溫度分布的在線、實(shí)時(shí)重建，并對(duì)影響測(cè)量結(jié)果精度的因素分別進(jìn)行了分析，主要工作如下:
　　(1)在前人工作基礎(chǔ)上，根據(jù)聲學(xué)法測(cè)溫基礎(chǔ)原理，改進(jìn)了聲學(xué)法溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件部分，通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)的多

3、路切換，實(shí)現(xiàn)了待測(cè)區(qū)域內(nèi)聲波信號(hào)沿各有效路徑上飛行時(shí)間的實(shí)時(shí)測(cè)量，并通過(guò)對(duì)動(dòng)圈式傳聲器、駐極體式傳聲器、壓電式傳聲器三種類型的傳聲器進(jìn)行特性分析與效果測(cè)試，最終確定使用動(dòng)圈式傳聲器，雙通路聲信號(hào)采樣的測(cè)量方案;
　　(2)基于雙通道的聲波信號(hào)飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)，利用互相關(guān)法對(duì)聲波信號(hào)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)延分析，并針對(duì)目前互相關(guān)法時(shí)延分析算法，在測(cè)量過(guò)程中無(wú)法克服可能存在的強(qiáng)背景噪聲與混響等干擾這一不足，提出了廣義倒譜和廣義互功率譜相關(guān)兩種

4、新時(shí)延分析算法。新廣義倒譜相關(guān)分析算法利用倒譜運(yùn)算將乘積同態(tài)系統(tǒng)和卷積同態(tài)系統(tǒng)變換成線性系統(tǒng)，從而分離乘積信號(hào)或卷積信號(hào)，達(dá)到濾除乘積性干擾和卷積性干擾的目的;新廣義互譜相關(guān)分析算法通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行白化處理，并隨信噪比的變化調(diào)整互功率譜算法中的權(quán)值，來(lái)提高時(shí)延估計(jì)算法的抗噪聲與抗混響能力。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)相關(guān)函數(shù)分析算法進(jìn)行比較，新算法能有效克服背景噪聲和混響的干擾，銳化峰值，準(zhǔn)確估算出聲信號(hào)的時(shí)延;
　　(3)根