基于超聲波爐膛高溫測(cè)量系統(tǒng)的研究.pdf

1、大型燃煤電站鍋爐中,爐膛溫度的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于實(shí)現(xiàn)鍋爐安全、高效及低污染排放有著重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。但由于爐膛燃燒過(guò)程具有環(huán)境惡劣、設(shè)備尺寸龐大、瞬態(tài)變化、隨機(jī)湍流等特征,給實(shí)際爐膛溫度的在線測(cè)量帶來(lái)困難,因此需要尋求更為準(zhǔn)確,可靠的爐膛溫度檢測(cè)技術(shù)?；诼暡ǖ臏囟葴y(cè)量技術(shù)具有非接觸、對(duì)測(cè)量對(duì)象無(wú)干擾等優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐燃燒的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。然而產(chǎn)生強(qiáng)大可靠的不受爐內(nèi)嚴(yán)重背景噪聲干擾的可探測(cè)聲波信號(hào)一直是阻礙聲波溫度測(cè)量方法在大型電站鍋

2、爐上廣泛商業(yè)化使用的主要技術(shù)挑戰(zhàn),同時(shí)由于國(guó)內(nèi)開(kāi)展這項(xiàng)研究工作的時(shí)間較晚,因此國(guó)內(nèi)聲波測(cè)溫技術(shù)的研究基本上還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。超聲波在傳播中具有良好的束射性和方向性,而且成本低廉、易于產(chǎn)生、檢測(cè)技術(shù)難度相對(duì)較小,在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文從聲學(xué)測(cè)溫的基本理論出發(fā),針對(duì)燃煤鍋爐的高噪聲環(huán)境,設(shè)計(jì)了一種基于超聲波的單路徑聲學(xué)測(cè)溫裝置。
　　 本文以新型聲學(xué)高溫裝置如何實(shí)現(xiàn)聲波飛行時(shí)間的精確測(cè)量為主要研究對(duì)象,參考雷達(dá)中的脈沖壓縮

3、技術(shù)以及信號(hào)處理技術(shù)中的互相關(guān)函數(shù)分析方法,將低頻偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)與高頻載波信號(hào)相調(diào)制用以激勵(lì)超聲傳感器向外發(fā)送超聲波編碼信號(hào),在接收端對(duì)聲波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算(或匹配濾波),從而實(shí)現(xiàn)渡越時(shí)間(TOF)的精確測(cè)量。
　　 本文詳細(xì)介紹了聲學(xué)測(cè)溫裝置各組成部分,對(duì)以變壓器為核心的超聲換能器驅(qū)動(dòng)電路和高精度的聲波接收電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致的講解。同時(shí)還分析了m序列參數(shù)選擇方法及其與超聲載波的調(diào)制方式,研究了基于FFT的常規(guī)時(shí)

4、延估計(jì)算法,并對(duì)相關(guān)算法的采樣頻率和積分點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了分析。根據(jù)聲波在氣流中的傳播特性,分析了氣流對(duì)聲波擾動(dòng)的影響,提出了一種風(fēng)速校正方法,即通過(guò)測(cè)量同一路徑上正反向聲波飛行時(shí)間從而得到時(shí)間數(shù),用時(shí)間數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的聲波飛行時(shí)間。
　　 在室溫下、模擬背景噪聲環(huán)境中,對(duì)相關(guān)分析法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)表明,該裝置互相關(guān)峰值明顯,能準(zhǔn)確測(cè)量聲波飛行時(shí)間,其抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。同時(shí)在戶外對(duì)測(cè)溫裝置進(jìn)行了風(fēng)速校正試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,本