温度分布声学法检测系统及标定方法的研究
发布时间：2022-12-25 15:56
温度分布声学法检测技术通过布置在被测区域周围的多个声波收发器,形成多条穿越被测区域的声波路径。测量出声波在各路径的飞行时间后,采用某种重建算法,推算出被测区域的温度分布。该技术以介质中的声速是介质温度的第一函数为基础,具有测温范围广、测量空间范围大、非接触、不干扰被测温度场等优点。本文首先以储粮温度声学法监测为背景进行重建策略研究。储粮的霉变或虫害都会导致局部温度升高、即热点的出现。由于粮仓的尺寸通常很大,因此本文考虑了整体重建和分区域重建两种重建方法。声线的选取也考虑了三种规则:声线仅在子区域内分布、声线长度不超过单个区域内最长声线长度和声线长度无限制。这两种重建的方法和三种声线选取规则组合成四种重建策略。为尽可能充分地比较不同重建策略在热点检测能力上的差异,构建了2304个单热点温度场和一个三热点温度场。分别采用无噪声和有噪声的声波飞行时间进行了温度场重建。基于重建结果的分析以及声波飞行时间测量的难度,确定了优选的重建策略。而后,本文阐述了系统标定的必要性,分析了传声器声学中心与几何中心不重合、各通道在时间延迟有差异性等因素对声波飞行时间测量值的影响,给出两种标定方法并获得测试数据...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 声学法温度场检测技术研究现状
1.3 论文研究内容与章节安排
第2章 温度分布声学法检测原理
2.1 声学法测温原理
2.2 声学法温度场重建原理
2.3 飞行时间测量原理
2.4 常用的温度场重建算法
2.4.1 最小二乘法
2.4.2 径向基函数与奇异值分解法
2.5 本章小结
第3章 三维温度场重建策略研究
3.1 三维温度场重建策略研究的意义
3.2 重建策略的介绍
3.3 四种重建策略的仿真结果分析
3.4 本章小结
第4章 温度分布声学法检测系统设计
4.1 温度分布声学法检测系统构成
4.1.1 上位机介绍
4.1.2 声信号发射部分
4.1.3 声波数据采集部分
4.2 声波收发器阵列的布局
4.3 温度分布声学法检测系统软件设计
4.4 飞行时间采集在LabVIEW流程中的实现
4.5 本章小结
第5章 检测系统标定方法的研究
5.1 系统标定的必要性
5.1.1 各通道在时间延迟上的差异性
5.1.2 传声器声学中心与几何中心的不重合
5.2 传声器声学中心及通道延迟差异测量方法的研究
5.2.1 方法一
5.2.2 方法二
5.3 检测系统各路径标定方法的研究
5.4 本章小结
第6章 温度分布声学法温度场检测系统的实验研究
6.1 实验研究整体分析
6.2 通道延迟测量可重复性研究
6.3 均匀温度场中通道延迟测定实验
6.4 标定声线路径的实验研究
6.5 温度场重建实验与结果分析
6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]储粮温度分布声学CT重建仿真[J]. 颜华,庄蔷,王晓宁. 沈阳工业大学学报. 2015(06)
[2]基于正则化SVD算法的三维温度场声学重建[J]. 王然,安连锁,沈国清,张世平. 计算物理. 2015(02)
[3]基于奇异值分解的炉膛三维温度场声学重建仿真研究[J]. 王然,安连锁,沈国清,张世平. 中国电机工程学报. 2014(S1)
[4]一种考虑声线弯曲的温度场重建算法[J]. 颜华,王善辉,刘丽钧,周英钢. 声学学报. 2014(06)
[5]基于PCI-4472的声波传播时间测量系统[J]. 颜华,张玉艳,王善辉. 仪表技术与传感器. 2014(11)
[6]径向基代理模型中形状参数对精度的影响[J]. 李响,王晓鹏. 系统工程与电子技术. 2015(03)
[7]基于声学测温的水冷壁局部超温监测研究[J]. 张世平,安连锁,李庚生,沈国清,冯强,邓喆. 动力工程学报. 2012(04)
[8]三维温度场声学测量重建及计算机仿真[J]. 王明吉,王瑞雪,姜凤红. 现代电子技术. 2012(01)
[9]通信机房温度检测系统设计[J]. 张慧坤. 电子科技. 2011(08)
[10]基于LabVIEW与声卡的音频信号采集系统与分析[J]. 张银,吕列艳,杨恒,孟苹苹. 仪器仪表用户. 2011(03)
博士论文
[1]基于声学法的混合气体温度、浓度和速度分布同时测量方法研究[D]. 刘岩.华北电力大学 2015
[2]炉膛三维温度场声学测量及其在燃烧优化中的应用研究[D]. 王然.华北电力大学 2015
[3]声学层析成像反问题求解及温度场重建算法研究[D]. 王善辉.沈阳工业大学 2014
[4]声学法仓储粮食温度检测关键技术的研究[D]. 陈冠男.沈阳工业大学 2012
[5]基于声音传感器的温度场测量系统的研究[D]. 李成志.东北大学 2012
[6]海底热液口温度场声学测量技术研究[D]. 樊炜.浙江大学 2010
硕士论文
[1]基于虚拟仪器的声学法温度场重建系统的研究[D]. 马钊.沈阳工业大学 2017
[2]基于声学法的电厂燃煤炉温度场重建系统设计与实现[D]. 徐成.东南大学 2016
[3]燃烧三维温度场重建的算法研究[D]. 邱淑荣.华中科技大学 2014
[4]声学高温计的关键技术研究[D]. 柴洪国.东北大学 2013
[5]基于偏振态调制的OCDMA编码器研究[D]. 石茵汀.北京交通大学 2010
[6]声学法燃煤锅炉炉膛温度场测量系统研究[D]. 张常辉.沈阳航空工业学院 2010
[7]声学法温度场检测数据采集系统研究[D]. 陈冠男.沈阳工业大学 2007
本文编号：3726915
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 声学法温度场检测技术研究现状
1.3 论文研究内容与章节安排
第2章 温度分布声学法检测原理
2.1 声学法测温原理
2.2 声学法温度场重建原理
2.3 飞行时间测量原理
2.4 常用的温度场重建算法
2.4.1 最小二乘法
2.4.2 径向基函数与奇异值分解法
2.5 本章小结
第3章 三维温度场重建策略研究
3.1 三维温度场重建策略研究的意义
3.2 重建策略的介绍
3.3 四种重建策略的仿真结果分析
3.4 本章小结
第4章 温度分布声学法检测系统设计
4.1 温度分布声学法检测系统构成
4.1.1 上位机介绍
4.1.2 声信号发射部分
4.1.3 声波数据采集部分
4.2 声波收发器阵列的布局
4.3 温度分布声学法检测系统软件设计
4.4 飞行时间采集在LabVIEW流程中的实现
4.5 本章小结
第5章 检测系统标定方法的研究
5.1 系统标定的必要性
5.1.1 各通道在时间延迟上的差异性
5.1.2 传声器声学中心与几何中心的不重合
5.2 传声器声学中心及通道延迟差异测量方法的研究
5.2.1 方法一
5.2.2 方法二
5.3 检测系统各路径标定方法的研究
5.4 本章小结
第6章 温度分布声学法温度场检测系统的实验研究
6.1 实验研究整体分析
6.2 通道延迟测量可重复性研究
6.3 均匀温度场中通道延迟测定实验
6.4 标定声线路径的实验研究
6.5 温度场重建实验与结果分析
6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]储粮温度分布声学CT重建仿真[J]. 颜华,庄蔷,王晓宁. 沈阳工业大学学报. 2015(06)
[2]基于正则化SVD算法的三维温度场声学重建[J]. 王然,安连锁,沈国清,张世平. 计算物理. 2015(02)
[3]基于奇异值分解的炉膛三维温度场声学重建仿真研究[J]. 王然,安连锁,沈国清,张世平. 中国电机工程学报. 2014(S1)
[4]一种考虑声线弯曲的温度场重建算法[J]. 颜华,王善辉,刘丽钧,周英钢. 声学学报. 2014(06)
[5]基于PCI-4472的声波传播时间测量系统[J]. 颜华,张玉艳,王善辉. 仪表技术与传感器. 2014(11)
[6]径向基代理模型中形状参数对精度的影响[J]. 李响,王晓鹏. 系统工程与电子技术. 2015(03)
[7]基于声学测温的水冷壁局部超温监测研究[J]. 张世平,安连锁,李庚生,沈国清,冯强,邓喆. 动力工程学报. 2012(04)
[8]三维温度场声学测量重建及计算机仿真[J]. 王明吉,王瑞雪,姜凤红. 现代电子技术. 2012(01)
[9]通信机房温度检测系统设计[J]. 张慧坤. 电子科技. 2011(08)
[10]基于LabVIEW与声卡的音频信号采集系统与分析[J]. 张银,吕列艳,杨恒,孟苹苹. 仪器仪表用户. 2011(03)
博士论文
[1]基于声学法的混合气体温度、浓度和速度分布同时测量方法研究[D]. 刘岩.华北电力大学 2015
[2]炉膛三维温度场声学测量及其在燃烧优化中的应用研究[D]. 王然.华北电力大学 2015
[3]声学层析成像反问题求解及温度场重建算法研究[D]. 王善辉.沈阳工业大学 2014
[4]声学法仓储粮食温度检测关键技术的研究[D]. 陈冠男.沈阳工业大学 2012
[5]基于声音传感器的温度场测量系统的研究[D]. 李成志.东北大学 2012
[6]海底热液口温度场声学测量技术研究[D]. 樊炜.浙江大学 2010
硕士论文
[1]基于虚拟仪器的声学法温度场重建系统的研究[D]. 马钊.沈阳工业大学 2017
[2]基于声学法的电厂燃煤炉温度场重建系统设计与实现[D]. 徐成.东南大学 2016
[3]燃烧三维温度场重建的算法研究[D]. 邱淑荣.华中科技大学 2014
[4]声学高温计的关键技术研究[D]. 柴洪国.东北大学 2013
[5]基于偏振态调制的OCDMA编码器研究[D]. 石茵汀.北京交通大学 2010
[6]声学法燃煤锅炉炉膛温度场测量系统研究[D]. 张常辉.沈阳航空工业学院 2010
[7]声学法温度场检测数据采集系统研究[D]. 陈冠男.沈阳工业大学 2007
本文编号：3726915
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