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基于聲學法的爐膛二維溫度場圖像重建(3)2004年9月

式中:NM為樣本像素尺寸; 為真實平均溫度; 為模型溫度場的像素溫度值; 是重建后的像素溫度值。

火焰燃燒正常時的重建情況如圖2所示,聲波路徑彎曲效應補償前后重建結果最大相對誤差及均方根誤差分為為14.6%、11.1%和3.15%、2.42%;鹧嬷睙浔跁r的重建情況如圖3所示,聲波路徑彎曲效應補償前后重建結果最大相對誤差及均方根誤差分別為14.18%、12.04%和4.12%、0.85%。從以上指標來看,重建效果良好。圖 和圖 分別為在以上兩種模型溫度場下彎曲的聲波路徑。圖 表示考慮和考慮彎曲效應時重建溫度場的徑向對比,其中實線表示模型溫度場,虛線表示未考慮彎曲效應的重建溫度場,點劃線表示考慮彎曲效應的重建溫度場。從圖中可以看出彎曲效應修正后的重建溫度場更加逼近模型溫度場。

                 圖2 火焰燃燒正常時的重建

3.4 傳感器數量對重建精度的影響

傳感器數量增多,聲波路徑覆蓋的測量面積越大,所能提供的聲波路徑時間值 越多,因此,整個待測的二維溫度場劃分的區域數目也可相應增多,從而提高重建精度。使用12個傳感器時可將溫度場劃分為25個區域。利用12個傳感器在圖2的模型溫度場下重建溫度場的最大相對誤差和均方根誤差分別為8.16%和2.28%,在圖3的模型溫度場下重建溫度場的最大相對誤差和均方根誤差分別為10.32%和2.10%。日本岐阜大學使用了16個傳感器,整個溫度場劃分成41個區域,文中雖未提重建精度的各項指標,但從重建的效果圖來看,重建效果是非常理想的[6]。

             圖3 火焰直燒水冷壁時的重建

4         結束語

① 建立在最小二乘法及費馬定理基礎上的溫度場重建方法經仿真驗證正確,可用于聲學法的溫度場重建過程。

②各路徑聲波傳播時間 對重建結果有較大影響,所以在實際測量中必須精確采集 數據。

③聲波路徑彎曲效應對重建精度有較大影響,而且聲波路徑的彎曲程度與溫度場的梯度有關。梯度越大,彎曲效應越明顯。

④傳感器數量增大,獲得的 數據增多。整個待測二維溫度場劃分區域數目可相應增多,從而可提高測量精度。


 


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以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
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