本文關(guān)鍵詞：32通道的聲學(xué)法溫度場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：聲學(xué)法溫度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)根據(jù)多路徑聲波傳播時(shí)間,來(lái)推算被測(cè)區(qū)域的溫度分布。該技術(shù)建立在介質(zhì)中的聲速是介質(zhì)溫度第一函數(shù)的基礎(chǔ)上,具有測(cè)溫范圍廣、測(cè)量空間范圍大、非接觸、不干擾被測(cè)對(duì)象等優(yōu)點(diǎn)。本課題研究以儲(chǔ)糧溫度監(jiān)測(cè)為背景。在儲(chǔ)糧的過(guò)程中,當(dāng)霉變或蟲害發(fā)生的時(shí)候,都會(huì)導(dǎo)致局部的溫度升高,也就是我們說(shuō)的熱點(diǎn)的出現(xiàn)。只有及時(shí)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)糧中的熱點(diǎn),并且對(duì)其快速定位,才能降低儲(chǔ)糧損失,這也是本課題研究的重要意義。在聲波傳播時(shí)間測(cè)量的過(guò)程中,允許采集較大的數(shù)據(jù)量,采用耗時(shí)大但抑噪能力強(qiáng)的時(shí)延估計(jì)算法以及多次重復(fù)測(cè)量等手段,保證測(cè)量數(shù)據(jù)擁有較高的信噪比。目前,在國(guó)內(nèi)聲學(xué)法溫度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的研究普遍針對(duì)二維層面進(jìn)行的。但是在某些場(chǎng)合,例如倉(cāng)儲(chǔ)糧食的溫度監(jiān)測(cè),就需要進(jìn)行三維溫度場(chǎng)重建。為了適應(yīng)更大的被測(cè)區(qū)域,本文設(shè)計(jì)了32通道的聲學(xué)法溫度場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)。論文對(duì)該系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。該系統(tǒng)的硬件主要由機(jī)箱PXIe-1082、控制器PXIe-8135,數(shù)據(jù)采集模塊PXIe-4461、PXIe-4497、多路復(fù)用器開(kāi)關(guān)PXIe-2575和聲波收發(fā)器陣列等部分組成。系統(tǒng)軟件用LabVIEW編寫,控制各硬件模塊協(xié)同工作完成聲波信號(hào)的發(fā)射、接收、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及各路徑聲波傳播時(shí)間的計(jì)算。收發(fā)器的位置和有效聲波路徑的選取直接關(guān)系著被測(cè)區(qū)域溫度分布的重建精度。為此,本文對(duì)三維溫度場(chǎng)的聲學(xué)CT重建進(jìn)行了仿真研究。在被測(cè)區(qū)域的周圍以區(qū)域頂點(diǎn)上有/無(wú)收發(fā)器兩種不同的方式,布置了30個(gè)聲波收發(fā)器。被測(cè)區(qū)域的剖分也考慮了1000和1500個(gè)像素兩種方式。對(duì)約兩千個(gè)單熱點(diǎn)的模型溫度場(chǎng),進(jìn)行了仿真數(shù)據(jù)重建。溫度場(chǎng)重建質(zhì)量的評(píng)價(jià)采用均方根誤差、熱點(diǎn)溫度誤差和熱點(diǎn)位置誤差等指標(biāo)。重建結(jié)果表明,收發(fā)器布局和被測(cè)區(qū)域的剖分方式都會(huì)對(duì)重建質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。在區(qū)域頂點(diǎn)設(shè)置收發(fā)器可獲得較好的重建效果。選擇適當(dāng)?shù)臑V波參數(shù),可提高系統(tǒng)的抗噪聲能力。系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可按照設(shè)計(jì)構(gòu)想正常運(yùn)行。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK311

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