检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：朱晓莉中国计量学院

学位级别：硕士

用声学方法对锅炉炉膛火焰温度场进行检测是当前迅速发展的一项新技术，该技术在我国尚未实现工业化应用。本文立足于电站锅炉温度火焰场的实时在线监测技术，从理论上对声波测温领域的相关技术进行了研究，主要完成了以下工作：提出了... 详细信息

用声学方法对锅炉炉膛火焰温度场进行检测是当前迅速发展的一项新技术，该技术在我国尚未实现工业化应用。本文立足于电站锅炉温度火焰场的实时在线监测技术，从理论上对声波测温领域的相关技术进行了研究，主要完成了以下工作：提出了非均布传感器组合方式，对炉膛温度场进行声学法测量的方案，并对该方案进行了理论上的研究，在最小二乘算法的基础上，采用最速下降法、共轭梯度法和径向基函数神经网络算法，并对以上算法进行了研究与分析。运用Matlab软件，分别对单峰对称温度场、单峰偏斜温度场和双峰温度场这三种典型温度场进行了仿真实验，实现了温度场的重建。单峰对称温度场重建结果的均方根误差分别为1.99%、1.72%、1.36%、1.04%；单峰偏斜温度场重建结果的均方根误差分别为2.62%、2.97%、2.17%、3.53%；双峰温度场重建结果的均方根误差分别为4.34%、3.92%、2.38%、0.97%。仿真数据结果表明：径向基函数神经网络重建算法的计算精度要高于其他几种算法，并且该算法的重建温度场图像质量也优于其他算法。为了研究环境干扰对温度场重建结果的影响，加入了正态分布的随机误差，相当于分别在40dB、30dB和24dB的噪声条件下进行了温度场重建，重建结果的均方根误差分别为1.41%、3.61%、1.13%；1.62%、4.37%、1.39%；1.81%、4.86%、1.52%，结果表明，重建后的温度场图像能够良好的反应原始温度场的温度分布特性，同时表明本文所采用的径向基函数神经网络重建算法具有良好的抗噪声干扰能力。

关键词：声学测温温度场重建算法径向基函数神经网络

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基于声学层析成像的温度场重建算法研究

基于声学层析成像的温度场重建算法研究

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作者：颜佳峰浙江大学

学位级别：硕士

电站锅炉内温度分布的监测与可视化对于实现设备安全运行,能源高效利用,污染排放降低等都有着重要的实用意义和科学价值。然而,锅炉炉膛内的燃烧具有湍流强烈,瞬态变化,环境恶劣等特征,传统的温度测量方法可能无法满足需求。基于声学层... 详细信息

电站锅炉内温度分布的监测与可视化对于实现设备安全运行,能源高效利用,污染排放降低等都有着重要的实用意义和科学价值。然而,锅炉炉膛内的燃烧具有湍流强烈,瞬态变化,环境恶劣等特征,传统的温度测量方法可能无法满足需求。基于声学层析成像的温度场测量技术具有测温范围广、测量空间大、可在线实时监测、维护成本低等优点,在工业炉的温度场监测中有着广阔的应用前景。在声学测温技术中,温度场重建算法的选择是温度场测量结果的重要影响因素,本文以声学测温中温度场的重建算法为研究对象,主要完成了以下工作:受现场环境和设备的限制,实际应用中声波飞渡时间(Time Of Flight,TOF)数据往往有限而温度场分辨率要求较高,声波测温问题趋于病态性,对噪声的干扰比较敏感。本文提出了一种声学测温中较为新颖的二维温度场重建算法,该算法在最小二乘估计的基础上,加入了全变分正则化项,有效地解决了这类病态性问题,在声学数据较少时仍然能获得分辨率较高的温度图像。本文采用数值仿真实验研究了该算法的温度场重建性能表现,并对比了常见的Tikhonov和TSVD正则化算法的温度场重建效果,结果表明本文提出的全变分正则化的重建精度更高,且抗噪声干扰能力更强。除了在二维温度场上的重建算法研究之外,本文在三维温度场的重建上提出了一种基于Reflected Sigmoid的温度重建模型,并从奇异值谱的角度,研究了该模型的病态程度。在模型求解中,本文采用了基于最小平方残差(LSMR)的迭代算法。在数值实验上分别研究了该算法在三个不同复杂程度的温度场模型的重建效果,并在模拟TOF数据中添加噪声,考察该算法的抗干扰能力。最后与Tikhonov,TSVD正则化方法比较,综合评价该算法的重建性能。模拟结果证明,该算法的重建精度更高,抗噪声干扰性能更好,为三维温度场的重建提供了一个可行的方法。最后,搭建了声学测温实验台,采用互相关时延估计方法获得声波飞渡时间数据,应用全变分正则化算法进行二维温度场重建,并采用热电偶的测温结果作为实际参考温度,实验结果表明该算法的重建结果与预期温度场分布相符,且与实际温度相近,证明了全变分正则化在二维温场重建的实用型和有效性。

关键词：声学测温声学层析成像逆问题重建模型温度场重建算法正则化迭代法

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GMRES算法在声学法重建三维温度场中的应用

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热能动力工程 2015年第1期30卷 88-94,166-167页

作者：安连锁茹燕丹沈国清王然华北电力大学热能动力与机械工程学院北京102206

利用声学测量技术进行锅炉炉膛温度场测量时,重建算法是实现炉膛温度场重建的关键。而在基于像素分割的重建算法中,准确、快速求解飞渡时间矩阵方程是重点及难点。对于求解大型稀疏矩阵方程问题,GMRES(广义极小残差法)效果比较好,尤其... 详细信息

利用声学测量技术进行锅炉炉膛温度场测量时,重建算法是实现炉膛温度场重建的关键。而在基于像素分割的重建算法中,准确、快速求解飞渡时间矩阵方程是重点及难点。对于求解大型稀疏矩阵方程问题,GMRES(广义极小残差法)效果比较好,尤其是针对大型稀疏非对称矩阵的求解问题。本研究将GMRES算法应用于锅炉炉膛三维温度场重建过程中,并利用MATLAB软件对单峰对称和单峰偏斜两种三维理想温度场模型进行了计算机仿真重建。研究表明:该算法重建精度高、速度快,可用于锅炉炉内三维温度场重建过程。

关键词：声学法温度场重建算法 GMRES算法

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声学法燃煤锅炉炉膛温度场图像重建算法研究

声学法燃煤锅炉炉膛温度场图像重建算法研究

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作者：刘松沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

燃煤锅炉炉膛火焰温度场的测量与重建一直是一个难于解决的问题。目前还没有建立非常有效的大型锅炉炉膛火焰温度场测量手段。探讨了声学法燃煤锅炉炉膛火焰温度场的检测技术，并对其中的一些关键问题进行了研究，主要完成了以下工作：... 详细信息

燃煤锅炉炉膛火焰温度场的测量与重建一直是一个难于解决的问题。目前还没有建立非常有效的大型锅炉炉膛火焰温度场测量手段。探讨了声学法燃煤锅炉炉膛火焰温度场的检测技术，并对其中的一些关键问题进行了研究，主要完成了以下工作：　　首先，研究了国内外声学法测温技术的研究现状，论述了声波通过燃烧区域的波动方程及声波与媒质温度的关系，对最小二乘温度场重建算法和傅里叶正则化重建算法进行研究，并给出求解分析。　　设计了仿真实验系统，系统分为参数设置模块、数据采集管理模块、示波模块、声波飞行时间计算模块、温度场可视化模块。利用该系统对最小二乘法温度场重建算法和傅里叶正则温度场重建算法进行仿真与分析。构建了温度场重建实验系统，用该系统在室温条件下进行了温度场重建实验，结果表明该系统能够实现温度分布的重建。　　指出了传统声线追踪算法在解决声波传播路径“弯曲效应”中存在的不足，提出了一种基于声波传播路径模拟的温度场重建算法，该算法利用声波折射原理，考虑声波传播路径的弯曲效应，通过插值方法模拟实际声波传播路径。用该算法对单峰对称和单峰偏斜温度场进行了重建仿真研究，仿真结果表明，该算法与最小二乘温度场重建算法相比，温度场重建结果的最大误差、相对误差和均方根误差分别减少了34℃、0.15％、1.58％和24℃、0.12％、0.42％，温度场重建精度得到提高。

关键词：燃煤锅炉炉膛火焰温度场声学法测温技术温度场重建算法

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基于声波的温度场重建方法研究与设计

基于声波的温度场重建方法研究与设计

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作者：朱波电子科技大学

学位级别：硕士

在工程应用中,设备内部的温度分布反映了设备的运行状态,对温度的监测是过程控制中重要的一环。以电站锅炉为例,锅炉内部的温度分布反映了炉内燃烧状况,通过监测温度分布来调整燃料投入比例,可以提高燃烧稳定性,降低氮氧化物和烟尘等有... 详细信息

在工程应用中,设备内部的温度分布反映了设备的运行状态,对温度的监测是过程控制中重要的一环。以电站锅炉为例,锅炉内部的温度分布反映了炉内燃烧状况,通过监测温度分布来调整燃料投入比例,可以提高燃烧稳定性,降低氮氧化物和烟尘等有害物质排放。但由于锅炉内部温度高、温度分布情况复杂,传统热电偶测温方法难以适应如此恶劣的环境,并且很难测量温度场分布情况。由于基于声波的温度场重建方法具有测温范围广和非侵入式测温的特性,且能够重建出整个温度场的分布情况,这种方法在电站锅炉、储物装置和大气与海洋等领域的温度场测量中具有十分重要的价值。本文首先总结了常见测温技术手段与特点,分析了声波测温技术的优势与国内外研究现状。接着研究了声波测温的基本数学原理,总结了温度场重建流程,归纳了飞渡时间估计算法和传统温度场重建算法。然后针对常见温度场重建算法存在的重建图像分辨率较低、重建精度不足、重建算法鲁棒性较差等问题,提出新型温度场重建算法,将改进型均衡优化算法(improved version of the Equilibrium Optimizer,IEO)与高斯过程回归(Gaussian Process Regression,GPR)相融合。在对两个算法基本原理研究的基础上,设计了基于该融合算法的温度场重建流程。最后针对目前三维空间温度场重建研究较少的现状,开展了三维空间温度场重建仿真研究。为了评估提出的IEO-GPR方法的性能,本文基于二维平面与三维空间情况,开展温度场重建的数值仿真与样机实验。在数值仿真中,首先设计了换能器布局方案,建立了八个温度场模型,推导了飞渡时间计算公式,构造了三个评价指标,然后对提出的重建算法的参数进行了优化分析,最后对不同重建算法的重建结果进行对比研究。在样机实验中,搭建了硬件系统实验平台,设计了换能器布局方案与温度场重建实验流程,开展了二维平面温度场重建实验研究。仿真与实验结果表明,提出的IEO-GPR方法一方面能够适应不同的温度分布情况,并保证整个重建区域中重建误差的均衡性。对于仿真中的二维高分辨率重建图像,IEO-GPR的全局平均相对误差均低于2.37%,全局均方根误差均低于3.10%,这显著低于传统算法的重建误差。另一方面也表现出良好的鲁棒性能,即使在复杂温度分布和高TOF噪声等级下,该算法的重建误差也保持在较低水平。

关键词：声学测温温度场重建算法反演算法均衡优化算法高斯过程回归

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基于声学层析成像的温度分布测量方法研究

基于声学层析成像的温度分布测量方法研究

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作者：张飒华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

温度是一种表征物体冷热程度的物理量,生物、医学、工业、能源等多个领域都需要对温度进行测量。随着社会发展、科技进步,各个相关领域对于温度测量提出了诸如更大范围、更复杂环境以及更高精度等要求。传统的接触式测温方法例如热电阻... 详细信息

温度是一种表征物体冷热程度的物理量,生物、医学、工业、能源等多个领域都需要对温度进行测量。随着社会发展、科技进步,各个相关领域对于温度测量提出了诸如更大范围、更复杂环境以及更高精度等要求。传统的接触式测温方法例如热电阻和热电偶测温获得的测量结果是传感器与待测物热平衡之后的测量结果,这种测量方法仅能测得单点温度,局限性较大。而对于光学测温,热辐射测温这类非接触式测温方法而言,虽然光学测温计不需要与被测物体直接接触,且可以测得区域温度,但仍然有易受环境影响、成本高的缺点。声学测温法作为一种新兴的非接触式测温技术,具有测量精度高、测量范围大、适用于多种复杂环境以及成本低廉的优点。因此,本文采用声学法进行温度测量以及温度场重建。本文对现有的声学温度测量算法进行了分析比较,提出了基于楔形基函数的温度场重建算法,并设计搭建了完整的声学温度测量平台,实现了完整的声学温度测量过程。本文完成的主要工作如下:1、本文介绍了声学测温技术的发展历史与研究现状,总结现有的温度检测技术,介绍了声学测温技术具有的优势,阐述声学测温的基本原理以及影响因素。2、通过仿真实验对比分析了目前常用的温度场重建算法如最小二乘法、代数重建算法、联合迭代重建算法等算法的重建精度,仿真结果表明现有的经典重建算法普遍存在抗噪声能力较弱、重建精度不高的缺点。基于上述问题,本文提出了结合奇异值分解与楔形基函数的新的二维温度场重建算法,并进行了仿真实验,对比了几种经典温度分布下的温度场重建结果。仿真实验表明,该算法相较于其他算法具有更高的重建精度与抗噪声能力。3、搭建了声学测温实验台,并进行了声学温度场重建实验。实验通过互相关算法获取声波在54条声路径上的渡越时间,并根据选择的算法进行二维温度场重建,并显示温度场重建结果的图像与温度数值,以铂电阻温度计的测温结果作为参考,验证了整套测温系统的可靠性实用性以及楔形基函数算法在二维温度场重建中的有效性。

关键词：声学测温声学层析成像重建模型温度场重建算法楔形基函数

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声学法温度场检测技术研究

声学法温度场检测技术研究

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作者：彭珍沈阳工业大学

学位级别：硕士

声层析成像温度场检测技术是在近年来发展较快的一种新型测温技术。该技术由于其非接触,测温范围广(0～1900℃),测量对象空间范围大(可达数十米),精度高,实时测量,维护方便等优点,常应用于工业炉炉温的在线检测等领域。本文对声层析成... 详细信息

声层析成像温度场检测技术是在近年来发展较快的一种新型测温技术。该技术由于其非接触,测温范围广(0～1900℃),测量对象空间范围大(可达数十米),精度高,实时测量,维护方便等优点,常应用于工业炉炉温的在线检测等领域。本文对声层析成像温度场检测技术进行了简要介绍,对国内外该技术的研究现状做了概述。阐述了声学测温的基本原理和声波飞行时间测量装置。介绍了声学法温度场图像重建算法的基本思想和声波弯曲路径效应对温度场重建的影响。本文重点研究了声波在声波发射器和接收器之间的飞行时间的测量问题。受采样间隔的限制,直接对采样信号作互相关并寻峰所确定的声波飞行时间精度较低。本文采用互相关和插值算法相结合的方法降低等效采样间隔,提高声波飞行时间测量精度。论文重点论述了该方法,并给出详细的仿真实验结果。本文还提出了一种基于预优化变换的指数温度场重建算法,并论述了运用此算法重建温度场时如何考虑声波弯曲效应以提高温度场重建精度。论文给出了该算法的详细的仿真研究结果。本文详细介绍了所组建的声学法温度场检测实验系统,叙述了该系统的工作过程。在实验室条件下,对系统实验装置进行了性能测试。将互相关和插值相结合的声波飞行时间测量法应用于实际系统,验证了该方法的有效性;将基于预优化变换的指数温度场重建算法嵌入到系统上位机软件,实现了被测区域温度场重建。系统实验结果表明:所组建的声学法温度场检测实验系统能够较好的重建出被测温度场的温度,验证了系统的可行性。

关键词：声学法测温互相关声波飞行时间插值算法温度场重建算法

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