基于超声检测的二维温度场重建算法研究

发布时间：2017-10-29 09:05

  本文关键词：基于超声检测的二维温度场重建算法研究

  更多相关文章： 声学法测温 温度场 重建算法 径向基函数

【摘要】：利用被测区域温度场的可视化实现对被测区域温度状态的监控是温度场测量与重建的最终目的。温度场测量方法大致可以分为接触式测温与非接触式测温两种方式。接触式测温要求必须直接接触被测介质,因而其通常不适用于温度高、腐蚀严重的复杂环境。声学法温度场测量技术作为一类非接触式测温技术,依据声波传播路径上的声波飞渡时间反推被测区域的温度分布。该技术的优势在于非接触不干扰被测温度场、温度场重建精度高、测量空间跨度大、测温范围广、可实时检测且易于维护等方面。目前该技术已在有关工业锅炉燃烧、海洋热液、仓库储粮以及大气边界层等众多领域的温度检测问题的研究与应用中取得了不错的成果。本文首先介绍了温度场检测技术的种类与科研现状、非接触式声学测温技术的国内外发展及现状、声学法测量原理、几类典型温度场重建算法、重建质量评价标准与影响因素。其次,针对被测空间子区域划分数被要求低于检测系统可获得的有效声波传播路径数的这一个在声学温度场重建算法中普遍存在的问题,基于高斯型径向基函数,提出一种优化子区域的温度场重建算法。该算法可应用于被测空间子区域划分较细的情况,获得的原始数据增多,重建温度场的空间分辨率得以提高,因而适用于复杂温度场的重建。分别采用8、12、16超声换能器,基于单峰对称、单峰偏斜、双峰对称和双峰偏斜四类典型二维温度场模型,在不同高斯噪声干扰下进行温度场重建,并给出重建结果和误差分析,数据显示本算法重建精度高、抗干扰能力强。与此同时,研究分析影响基于高斯径向基函数的子区域优化温度场重建算法的温度场重建精度的因素,对重建结果进行讨论分析,总结出超声换能器数目、超声换能器位置布局、子区域划分方式、算法形状参数大小等因素对温度场重建精度的影响规律。
【关键词】：声学法测温 温度场 重建算法 径向基函数
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;TB553
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-22
• 1.1 课题背景与意义8
• 1.2 温度场检测方法与现状8-13
• 1.2.1 接触式温度场测量9-11
• 1.2.2 非接触式温度场测量11-13
• 1.3 声学法测温简介13-20
• 1.3.1 声学法测温关键技术14
• 1.3.2 声学法测温的发展及现状14-20
• 1.3.3 声学测温技术的优缺点20
• 1.4 本文的主要工作20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 2 声学法温度场重建技术22-35
• 2.1 声学温度场测量原理22-23
• 2.2 典型的温度场重建算法23-32
• 2.2.1 最小二乘法温度场重建24-27
• 2.2.2 高斯函数与正则化方法温度场重建27-29
• 2.2.3 滤波反投影温度场重建29-30
• 2.2.4 指数SVD温度场重建算法30-32
• 2.3 温度场重建质量的评价指标32
• 2.4 声学法温度场重建中影响重建精度的因素分析32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 基于高斯径向基函数的子区域优化温度场重建算法35-47
• 3.1 温度场重建算法正问题函数模型创建35-36
• 3.2 温度场重建算法反问题求解36-39
• 3.3 温度场重建仿真研究39-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 基于高斯径向基温度场重建算法的测温策略研究47-59
• 4.1 超声换能器数目对重建结果的影响50-52
• 4.2 超声换能器位置布局研究52-54
• 4.3 子区域划分方式对重建结果的影响54-57
• 4.4 形状参数的选取对重建结果的影响57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 5 结论59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67
• 附录67
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文及专利67
• B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目67
• C 作者在攻读硕士学位期间获得的荣誉67

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本文编号：1112285