基于声学法的炉膛二维温度场图像重建（3）2004年9月

式中：NM为样本像素尺寸； 为真实平均温度； 为模型温度场的像素温度值； 是重建后的像素温度值。

火焰燃烧正常时的重建情况如图2所示，声波路径弯曲效应补偿前后重建结果最大相对误差及均方根误差分为为14.6％、11.1％和3.15％、2.42％。火焰直烧水冷壁时的重建情况如图3所示，声波路径弯曲效应补偿前后重建结果最大相对误差及均方根误差分别为14.18％、12.04％和4.12％、0.85％。从以上指标来看，重建效果良好。图 和图 分别为在以上两种模型温度场下弯曲的声波路径。图 表示考虑和考虑弯曲效应时重建温度场的径向对比，其中实线表示模型温度场，虚线表示未考虑弯曲效应的重建温度场，点划线表示考虑弯曲效应的重建温度场。从图中可以看出弯曲效应修正后的重建温度场更加逼近模型温度场。

                 图2 火焰燃烧正常时的重建

3.4 传感器数量对重建精度的影响

传感器数量增多，声波路径覆盖的测量面积越大，所能提供的声波路径时间值 越多，因此，整个待测的二维温度场划分的区域数目也可相应增多，从而提高重建精度。使用12个传感器时可将温度场划分为25个区域。利用12个传感器在图2的模型温度场下重建温度场的最大相对误差和均方根误差分别为8.16％和2.28％，在图3的模型温度场下重建温度场的最大相对误差和均方根误差分别为10.32％和2.10％。日本岐阜大学使用了16个传感器，整个温度场划分成41个区域，文中虽未提重建精度的各项指标，但从重建的效果图来看，重建效果是非常理想的^[6]。

             图3 火焰直烧水冷壁时的重建

4         结束语

① 建立在最小二乘法及费马定理基础上的温度场重建方法经仿真验证正确，可用于声学法的温度场重建过程。

②各路径声波传播时间 对重建结果有较大影响，所以在实际测量中必须精确采集 数据。

③声波路径弯曲效应对重建精度有较大影响，而且声波路径的弯曲程度与温度场的梯度有关。梯度越大，弯曲效应越明显。

④传感器数量增大，获得的 数据增多。整个待测二维温度场划分区域数目可相应增多，从而可提高测量精度。

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以上资料摘录自《自动化仪表》杂志
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