【摘要】：在鍋爐的運行中,爐膛溫度直接反映出爐內(nèi)的燃燒工況,因而,測量爐膛溫度對于判斷爐內(nèi)燃燒工況、進(jìn)行燃燒調(diào)整以及改進(jìn)燃燒設(shè)備都是非常必要的。雖然熱電偶等接觸式測溫法具有直觀、方便的特點,但接觸式測溫會影響溫度分布,造成誤差。基于聲波層析技術(shù)的聲學(xué)測溫法是一種準(zhǔn)確性高、實時性好、測量范圍廣的非接觸測溫方式,該方法具有分辨率強、靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,能夠較好地實現(xiàn)對高速、高溫、腐蝕性強等目標(biāo)進(jìn)行溫度測量。因此,基于聲學(xué)理論,本文主要研究聲學(xué)在三維溫度場重建中的應(yīng)用,并搭建了一套超聲三維溫度場測溫系統(tǒng)。聲學(xué)測溫中,對測量結(jié)果影響最大的主要有兩點,飛渡時間的準(zhǔn)確測量和重建算法的重建精度。本文重點對聲學(xué)法測溫中的重建算法、飛渡時間測量進(jìn)行研究,同時,利用采集卡、超聲換能器等硬件以及Lab VIEW和MATLAB等軟件搭建了一套超聲三維溫度場測溫系統(tǒng),并對收發(fā)器的位置和有效聲波路徑的選取進(jìn)行探討。為此,文中首先對聲學(xué)測溫的基本理論進(jìn)行分析,討論并選取了飛渡時間的測量方法、超聲換能器數(shù)量和布置方式、以及重建網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)目;然后,介紹了最小二乘法、代數(shù)重建法等四種重建算法,并利用這四種重建算法對三維溫度場進(jìn)行重建仿真;接著,從軟件設(shè)計和硬件組成等兩部分,介紹了超聲三維溫度場測溫系統(tǒng);最后,使用搭建的超聲測溫系統(tǒng)對均勻溫度場和非均勻溫度場進(jìn)行實際溫度場重建。溫度場重建實驗結(jié)果表明,本文搭建的超聲三維溫度場測溫系統(tǒng)可以連續(xù)穩(wěn)定運行,其中常溫均勻場的相對誤差均小于1.5%。
【圖文】：

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑使用。在接收端設(shè)定兩個閾值％和％，超聲信號到達(dá)閾值％時對應(yīng)Ｔａ時刻，逡逑達(dá)閾值％時對應(yīng)Ｔｂ時刻，超聲波飛渡時間ｒ可以根據(jù)三角相似原理求得。具體逡逑算方式見式（２－１３）和式（２－１４）。逡逑Ｔｂ￣Ｔ邋＿逡逑Ｔ邋二邋ＵｂＷｂ邐（２－１４）逡逑ｕｂ－ｕａ逡逑雙閾值法采用一大一小閾ｍ，避免了單閾值法中閾值的選取難題，比單閾值逡逑更準(zhǔn)確的測量超聲到達(dá)時刻。ｍ在實際測量中，超聲信號隨距離不同衰減不同，，逡逑號幅度差別大，采用雙閾值法依然會產(chǎn)生較大誤差，測量的飛渡時間也會不準(zhǔn)逡逑。如圖２－２所示為雙閾值法的原理圖。逡逑ｕｖ＇

能更準(zhǔn)確的測量超聲到達(dá)時刻。ｍ在實際測量中，超聲信號隨距離不同衰減不同，逡逑信號幅度差別大，采用雙閾值法依然會產(chǎn)生較大誤差，測量的飛渡時間也會不準(zhǔn)逡逑確。如圖２－２所示為雙閾值法的原理圖。逡逑ｕ／ｖ邋ｔ邐丨＇１逡逑ｕｂ邐ｉ４邋ｆ邋一！邋ｒ邋一丨今邋一邋ｋ邋一逡逑Ｗ丨丨丨丨丨｜１邋Ｍ邋／＼逡逑．「■丨ｉ丨－逡逑Ｈ邋（｜邋Ｐ逡逑圖２－２雙閾值法原理圖逡逑２．２．３最大特征波法逡逑超聲換能器一般可以由方波、正弦波、脈沖信號等激勵產(chǎn)生超聲波。最大特逡逑征波法要求超聲換能器的激勵信號為某一長度的固定周期正弦波，由該信號激勵逡逑超聲換能器產(chǎn)生超聲波，接收端的超聲換能器將得到一個變幅值等周期的正弦波逡逑信號，將正弦波中幅值最大的波稱為最大特征波，最大特征波對應(yīng)的過零點時刻逡逑作為超聲信號接收時刻。原理示意圖如圖２－３所示。逡逑１１逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK311;O429

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本文編號：2702435