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《沈阳工业大学》 2018年
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温度分布声学法检测系统及标定方法的研究

刘明达  
【摘要】: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。但测试数据表明上述因素不是造成飞行时间测量值与理论值有较大差距的主要因素。本文进一步研究发现,传声器与扬声器分体布置所导致的实际声线与理论声线之间的差异才是影响声波飞行时间测量的主要因素。本文对此提出了解决方案,根据正、逆飞行路径的长度与理论声线长度之比,得到各路径飞行时间的标定系数。在1.3m×1.3m×0.5m的被测区域下方放置电炉,进行了加热升温实验。由检测系统重建的温度场图像上看,重建结果接近热电偶测得的真实的温度分布。证实了标定方法的有效性。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH811

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