声学测温温度场声波飞行时间相关分析图像重建硕士论文

1、基于声学传感器的温度场测量系统的研究【摘要】 声学层析成像温度场检测技术是近年来发展起来的一项新技术,该技术在国外已发展成熟,并应用于工业炉炉温在线检测等领域。由于炉膛燃烧过程自身具有瞬态变化、随机湍流、设备尺寸庞大、环境恶劣等特征,给实际炉膛温度的在线测量带来困难。声学法测温是一种有效的非插入式炉膛温度测量方法,具有测量精度高,测量范围广、测量范围空间大、实时连续测量、抗干扰能力强、维护方便等优点,适用于温度场的测量与重建。本文基于新型声学测温方法,在前人研究的基础上,改进了声学测温系统的硬件组成,测量声波在温度场内多条路径的飞行时间,重建温度场。在本文中介绍了系统各部分的组成结构,给出了声

2、学高温计系统的硬件组成和软件流程图,并进行了细致的讲解。在实验室进行了常温和高温条件下的实验研究。对信号的频带,传感器位置分布,和影响测量结果准确性的因素进行了细致的分析。本文主要完成了以下工作：(1)根据声学测温原理,基于前人开发的声学高温计,加入了多路切换模拟开关,进行了多传感器切换实验,系统支持多达32个传感器切换；(2)对三种类型的传声器进行了效果测试,包括动圈式传声器、驻极体式传声器、压电式传声器,最终确定使用动圈式传声器,单麦克方. 更多还原【Abstract】 Temperature field measurement based on acoustic tomogra

3、phy is a new technology developing in recent years. Abroad, it has been matured, and applied to industry furnace for temperature measurement online. But because of the instantaneous changes, random on flow, huge size of the devices and foul environment of the industrial combustion process, it is dif

4、ficult to measure the furnace temperature on-line. The acoustic method of temperature measurement is a very good non-contact measurement method f. 更多还原 【关键词】 声学测温； 温度场； 声波飞行时间； 相关分析； 图像重建； 【Key words】 acoustic temperature measurement； temperature field； measurement of flight time of acoustic wa

5、ves； correlation analysis； image reconstruction； 中文摘要 5-6 Abstract 6-7 第1章 绪论 11-17 1.1 课题背景 11 1.2 炉膛温度测量方法以及本课题的提出 11-12 1.3 声学法测温系统的应用研究现状 12-16 1.4 本文的主要工作 16-17 第2章 声学温度场测量系统原理 17-25 2.1 声学测温的基本理论 17-18 2.2 声速C和温度T的关系 18-19 2.3 单路径测温原理 19-20 2.4 多路径测温原理 20 2.5 声学测温系统信号源的选取 20-25 2.5.1 脉冲信号 21 2

6、.5.2 正弦信号 21 2.5.3 扫频信号 21-22 2.5.4 白噪声信号 22-25 第3章 温度场测量系统硬件电路 25-47 3.1 多路径温度场测量系统 25 3.2 发射系统 25-31 3.2.1 白噪声发生器 26 3.2.2 带通滤波电路 26-29 3.2.3 量程调整电路 29-30 3.2.4 输入可调功放电路 30 3.2.5 扬声器的选择 30-31 3.3 接收系统 31-37 3.3.1 传声器的选择 32-35 3.3.2 仪用放大器 35-37 3.3.3 射随跟随器 37 3.4 多通道切换控制 37-39 3.4.1 多通道模拟开关 38 3.4.

7、2 继电器开关的应用 38-39 3.5 ARM采样系统设计 39-47 3.5.1 飞利浦LPC2214简介 39-40 3.5.2 A/D转换 40-42 3.5.3 定时器的设置 42-44 3.5.4 UART 44-45 3.5.5 GPIO切换控制 45 3.5.6 系统A/D采样频率要求 45-47 第4章 算法与系统软件 47-63 4.1 相关算法 47-50 4.1.1 相关系数 47-48 4.1.2 自相关函数 48-49 4.1.3 互相关函数 49-50 4.2 FFT频谱分析 50-52 4.3 基于最小二乘法的成像算法 52-55 4.3.1 最小二乘重建算法的

8、理论基础 52-54 4.3.2 基于最小二乘法重建重建温度场的具体步骤 54-55 4.4 基于ARM系统的现场测试平台 55-63 4.4.1 上位机软件系统 55-58 4.4.2 下位机程序设计 58-60 4.4.3 上下位机通信 60-63 第5章 实验调试及结果分析 63-79 5.1 多峰现象及其抑制 63-65 5.2 积分点数的影响 65 5.3 插值处理 65-67 5.4 单路径声学高温计实验 67-70 5.4.1 飞行时间测量误差的修正 67-68 5.4.2 常温和高温下温度检测实验 68-70 5.5 多路径温度场成像实验 70-77 5.5.1 传声器指向性与安装位置 70-72 5.5.2 温度场检测实验 72-77 5.6 误差分析 77-79 第6章 结论 79-81 参考文献【索购全文】Q联系Q：138113721 Q