论文部分内容阅读
声学法温度场重建技术是一种新兴的非接触式温度检测技术,在确保工业炉系统高效稳定运行、提高粮食仓储质量、大气参数远距离监测和海底热泉温度分布监测等领域具有广阔的应用前景。采用声学法进行温度场重建时,需要在被测区域周围布置一定数量的声波收发器,收发器间形成覆盖被测区域的声波传播路径。因此在收发器数目一定的情况下,收发器的布局方式就变得至关重要。为了使声学法温度场重建系统能更好地适应特征各异的温度分布,本文提出一种以均匀温度场重建误差最小为目标函数,以粒子群算法为优化方法的收发器布局位置优化新方法。采用该方法,对布置在正方形区域周围的8个收发器位置进行优化。四峰非对称等五种典型模型温度场的仿真重建结果表明,与常用的均匀对称布局相比,优化布局的重建误差更小,重建图像能更好的反应被测区域的温度分布。本文还提出了一个评价声线对被测区域的覆盖情况的量化指标“等效网格数”。利用“等效网格数”解释了优化布局可降低重建误差的原因。采用优化布局和8通道声学法温度场重建系统,对电热器形成的单峰偏置温度场进行了重建实验,重建结果进一步验证了所提方法的有效性和实用性。本文还研究了声学法温度场重建系统的标定方法。从声波的传播特性、声波传播的理论路径与实测路径等方面,分析了声波飞行时间理论值与实测值间存在较大偏差的原因。为克服这种偏差对温度场重建带来的不利影响,提出了一种分两步进行的系统标定方案。先利用声波传播的正逆路径长度与理论路径长度之比对声波飞行时间进行标定,再对声波传播路径分类,不同类的路径用不同的修正因子公式分别进行二次标定。通过比较标定前、后由各路径飞行时间推算的各路径温度,验证了标定方案的有效性。