三维声线追踪及声学法温度场重建研究

发布时间：2017-12-23 00:34

  本文关键词：三维声线追踪及声学法温度场重建研究　出处：《沈阳工业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：声学法温度场重建技术作为一种新型的测温方法,具有测温范围广、测量空间范围大等优点,在工业生产、科学研究等领域能更好地适应温度场在线测量及控制的需求。特别是在高温、恶劣的环境中,该方法有明显的优势。本文对声学法温度场重建展开研究,重点研究了考虑声线弯曲的重建问题。主要完成了以下工作。介绍了声学法温度场重建的原理和误差评价指标。分析了影响声学法温度场重建精度的主要因素。阐述了两种典型的声学法温度场重建算法:最小二乘法、径向基函数与奇异值分解法。由于最小二乘法要求被测区域划分的像素数必须小于有效声波路径数,因此选择径向基函数与奇异值分解法进行重建研究。声波在不均匀温度场中的传播轨迹会因为折射而产生弯曲。如果将声波路径近似成直线会给重建带来较大的模型化误差,因此本文对声线追踪的方法进行了研究。介绍了三种常用的声线追踪方法以及两种本征声线出射角的确定方法。针对现有的本征声线出射角确定法存在的问题,提出了一种新的本征声线出射角确定法---多策略结合的粗扫-细扫法。在此基础上,选择正四面体前向展开法追踪声线。实际追踪结果表明,三维非均匀温度场中的声线轨迹有明显弯曲。所提的本征声线轨迹追踪法,可用于复杂三维温度场实际声线轨迹的确定及声学法温度场重建系统中。为提高非均匀温度场重建的精度,提出考虑声线弯曲效应的温度场重建算法。首先用径向基函数与奇异值分解法重建一个不考虑声线弯曲的温度场,然后在这个温度场中,用多策略结合的粗扫-细扫法确定本征声线出射角,以正四面体前向展开法追踪声线,获得此温度场中声波收发器间的本征声线后,建立考虑声线弯曲的声波传播时间与被测区域温度分布的关系,然后再次使用径向基函数与奇异值分解法,重建一个考虑声线弯曲的温度场。并通过大量的仿真重建,验证了考虑声线弯曲可降低非均匀温度场重建误差。
【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

【参考文献】

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本文编号：1321736