声学法温度场重建系统及收发器布局的优化

发布时间：2023-03-02 21:10

　　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...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 声学测温技术研究概况
    1.3 论文研究内容与章节安排
第2章 声学法温度场重建原理
    2.1 声学法测温原理
    2.2 声波飞行时间测量原理
    2.3 温度场重建基本思路
    2.4 常用的温度场重建算法
        2.4.1 最小二乘法
        2.4.2 Markov径向基函数与Tikhonov正则化法
    2.5 本章小结
第3章 声学法温度场重建系统
    3.1 硬件系统构成
        3.1.1 工控机介绍
        3.1.2 声波信号发射部分
        3.1.3 声波数据采集部分
    3.2 软件系统设计
    3.3 本章小结
第4章 声波收发器布局优化与实现
    4.1 声波收发器布局优化的意义
    4.2 声波收发器布局优化方案
        4.2.1 优化参数的选取
        4.2.2 优化目标的确定
    4.3 声波收发器布局优化方法的研究
        4.3.1 粒子群优化算法
        4.3.2 惯性权重的获取
        4.3.3 学习因子的获取
    4.4 声波收发器布局优化流程及结果
    4.5 二维温度场重建及优化效果验证
        4.5.1 重建温度场的质量
        4.5.2 温度场重建图像
    4.6 声波收发器布局与等效网格数
    4.7 温度场重建实验研究
    4.8 本章小结
第5章 温度场重建系统标定方法研究
    5.1 声波收发器角度对飞行时间的影响及标定方法
    5.2 温度场重建系统分路径标定方法研究
    5.3 标定方案及效果验证
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3752630