獲取準確的溫度分布對于確保工業(yè)系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行,降低污染物排放等方面具有重要意義。聲學層析成像（Acoustic Tomography,AT）因具有非侵入式傳感、測溫范圍廣、適用于大尺度空間測量等優(yōu)點被認為是極具發(fā)展遠景的溫度分布測量技術(shù)。本文主要研究飛行時間（Time of Flight,TOF）測量方法及AT溫度分布重建算法。主要工作總結(jié)如下:（1）研究了聲學法測溫原理,比較了常見聲波TOF測量方法,分析了 AT重建原理,總結(jié)了典型重建算法,闡明了影響測量精度因素,數(shù)值實驗研究了初值選擇和噪聲水平對重建精度的影響。（2）提出了一種多尺度雙向閾值TOF測量方法,克服了實際測量中聲接收信號存在零點漂移、噪聲干擾及電壓閾值確定困難等問題。實驗研究證實了新方法在提高TOF數(shù)據(jù)測量精度方面的有效性。（3）提出了一種耦合了灰狼優(yōu)化算法（Grey WolfOptimizer,GWO）和極限學習機（Extreme Learning Machine,ELM）優(yōu)勢的兩階段聲學重建算法,緩解了TOF測量數(shù)據(jù)粗差和獨立測量數(shù)據(jù)量匱乏的問題。第一階段,將測量區(qū)域劃分成一個粗離散網(wǎng)格,減少了未知變量的數(shù)量... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１波動示意圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??

ＴＯＦ測量結(jié)果的精確性難以保證�？紤]到聲波收發(fā)器在工作過程中需要一定起振階段，閾值法獲得的到達時刻常滯后于實際時刻［８３，８４］；此外，聲波信號身幅值的波動也會對閾值法ＴＯＦ測量精度產(chǎn)生影響。??２．３重建原理??ＡＴ溫度分布測量機理就是在測量區(qū)域內(nèi)安裝聲波收發(fā)器對（均具有發(fā)射接收功能），當一個收發(fā)器發(fā)出的聲波脈沖被另一個檢測到時，基于：聲波傳播徑距離ｄ是已知不變量的前提下，通過測量出聲波在兩個收發(fā)器對之間的ＴＯ數(shù)據(jù)（／ＴＯＦ），再利用聲波傳播速度ｃ與介質(zhì)溫度ｒ之間的單值函數(shù)關系，即可確定該收發(fā)器對所在路徑的氣體介質(zhì)溫度ｒ：??Ｔ?＝?［｛ｄｌｔＴＯＴ）ＩＺｆ?（２－１３）從公式（２－１３）分析可知，在進行ＡＴ測量時，首先需要獲取聲波在該傳路徑上的ＴＯＦ數(shù)據(jù)，再經(jīng)計算后得到其氣體介質(zhì)溫度ｒ。??考慮到測量區(qū)域的幾何形狀不同，應根據(jù)具體測量區(qū)域適當布置若干聲波發(fā)器；利用收發(fā)器收、發(fā)聲波信號，形成了多條有效的聲波傳播路徑。圖２－２示了不同測量區(qū)域的聲波收發(fā)器布置示意圖。??

典型溫度分布算法重建結(jié)果


本文編號：3331436