基于虚拟仪器的声学法温度场重建系统的研究

发布时间：2023-02-12 19:58

　　目前,声学法温度场重建技术作为一种非接触的在线测量方式,在空气、海洋热液口、电站锅炉、粮仓等场合有很大的应用前景。本文基于虚拟仪器技术分别建立了16通道的声学法二维、三维温度场重建系统,并对二维/三维系统布局的仿真设计以及被测区域的实际温度场重建进行了详细的介绍和分析。针对系统周围环境所存在的强反射波干扰问题,本文提出了一种抗反射波干扰的声波传播时间测量法。结果表明:所提算法在强反射波的影响下,依然能获得稳定的声波传播时间。针对采集卡采样率较低的问题,使用互相关插值法降低了系统等效采样间隔,进一步提高了声波传播时间的稳定性。在比较典型温度场重建算法特点的基础上,本文采用径向基函数与奇异值分解法进行温度场重建,根据仿真分析确定了二维/三维系统声收发器的布局方式、像素的剖分方式、径向基函数的形状参数和抑制噪声的正则化参数。采用该系统进行了温度场重建实验。在对二维温度场进行重建时,被测区域为1.19m?1.19m的平面区域,将电炉依次设置在中央、上、下、左、右五个位置进行了单热点温度场重建实验;放置两个电炉进行了双热点温度场重建实验;重建出的热点位置与实际相吻合,重建热点随温度变化的曲线也是...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外声学测温技术研究的发展与现状
        1.2.1 国外研究的发展和现状
        1.2.2 国内研究的发展与现状
        1.2.3 课题研究内容与章节安排
第2章 声学法温度场重建原理
    2.1 声学测温的基本原理
    2.2 声学法温度场重建相关原理
        2.2.1 声学法温度场重建的基本思路
        2.2.2 基于径向基函数和奇异值分解的温度场重建算法
        2.2.3 声学法温度场重建误差评价标准
    2.3 本章小结
第3章 声波传播时间测量方法研究
    3.1 声波传播时间测量
    3.2 典型的声波传播时间测量方法
        3.2.1 基本互相关法
        3.2.2 PHAT加权互相关法
    3.3 一种抗反射波干扰的声波传播时间测量方法
    3.4 不同声波传播时间测量方法的稳定性能比较
    3.5 降低系统的等效采样间隔
    3.6 本章小结
第4章 声学法温度场重建硬件系统
    4.1 声学法温度场重建硬件系统构成
    4.2 声源信号选取
    4.3 声波信号发射模块
    4.4 声波信号接收模块
    4.5 声波数据采集模块
    4.6 本章小结
第5章 声学法温度场重建软件系统
    5.1 系统软件平台介绍
    5.2 软件系统程序架构设计
        5.2.1 建立测试任务
        5.2.2 声波数据的采集
        5.2.3 声波传播时间的计算和温度场重建
    5.3 软件系统上位机界面设计
    5.4 队列状态机结构的优化
    5.5 本章小结
第6章 声学法温度场重建仿真研究
    6.1 声学法温度场重建仿真研究的意义
    6.2 二维温度场重建仿真设计及分析
    6.3 三维温度场重建仿真设计及分析
    6.4 本章小结
第7章 声学法二维温度场重建实验研究
    7.1 抗反射波干扰时延算法的实验验证
    7.2 正逆路径时延估值存在差别的原因及其分析
    7.3 二维温度场实际重建及分析
    7.4 本章小结
第8章 声学法三维温度场重建实验研究
    8.1 反射波对各路径时延估值的影响
    8.2 正逆路径时延估值存在差别的原因及其分析
    8.3 声收发器布局对实际声波路径的影响
    8.4 三维温度场实际重建及分析
    8.5 本章小结
第9章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3741732