32通道的声学法温度场检测系统设计

发布时间：2017-11-29 08:33

  本文关键词：32通道的声学法温度场检测系统设计

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【摘要】：声学法温度场测量技术根据多路径声波传播时间,来推算被测区域的温度分布。该技术建立在介质中的声速是介质温度第一函数的基础上,具有测温范围广、测量空间范围大、非接触、不干扰被测对象等优点。本课题研究以储粮温度监测为背景。在储粮的过程中,当霉变或虫害发生的时候,都会导致局部的温度升高,也就是我们说的热点的出现。只有及时发现储粮中的热点,并且对其快速定位,才能降低储粮损失,这也是本课题研究的重要意义。在声波传播时间测量的过程中,允许采集较大的数据量,采用耗时大但抑噪能力强的时延估计算法以及多次重复测量等手段,保证测量数据拥有较高的信噪比。目前,在国内声学法温度场测量技术的研究普遍针对二维层面进行的。但是在某些场合,例如仓储粮食的温度监测,就需要进行三维温度场重建。为了适应更大的被测区域,本文设计了32通道的声学法温度场检测系统。论文对该系统的硬件组成和软件设计进行了详细的介绍。该系统的硬件主要由机箱PXIe-1082、控制器PXIe-8135,数据采集模块PXIe-4461、PXIe-4497、多路复用器开关PXIe-2575和声波收发器阵列等部分组成。系统软件用LabVIEW编写,控制各硬件模块协同工作完成声波信号的发射、接收、数据采集、数据存储以及各路径声波传播时间的计算。收发器的位置和有效声波路径的选取直接关系着被测区域温度分布的重建精度。为此,本文对三维温度场的声学CT重建进行了仿真研究。在被测区域的周围以区域顶点上有/无收发器两种不同的方式,布置了30个声波收发器。被测区域的剖分也考虑了1000和1500个像素两种方式。对约两千个单热点的模型温度场,进行了仿真数据重建。温度场重建质量的评价采用均方根误差、热点温度误差和热点位置误差等指标。重建结果表明,收发器布局和被测区域的剖分方式都会对重建质量产生较大影响。在区域顶点设置收发器可获得较好的重建效果。选择适当的滤波参数,可提高系统的抗噪声能力。系统的运行结果表明所设计的系统可按照设计构想正常运行。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK311

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本文编号：1236860