聲學法測量爐膛溫度場的重建算法研究.pdf

1、在大型火電燃煤機組中，有效測得的爐膛溫度場可直接反映爐內熱負荷的分布，對鍋爐運行調整有著重要的指導意義。聲學法溫度場測量技術通過測得聲波沿多條路徑的飛行時間值，利用溫度與聲速的物理關系重建出二維、三維溫度分布，是實現爐膛溫度場正確測量的有效途徑之一。其中，溫度場重建算法直接影響測量的最終結果，也是當前熱工測量領域的一個研究熱點。
　　論文采用徑向基函數將溫度分布描述為離散函數形式，利用其與聲波飛行時間及相應路徑的秋分關系，將溫度場

2、重建過程歸納為線性方程組的求解問題。針對求解過程的不適定性（即病態(tài)性），采用阻尼LSQR迭代正則化法，將原方程組和若干個阻尼方程聯立形成新的方程組，降低了原方程組的不適定性，提高了解的穩(wěn)定性。并以Hilbert矩陣為算例驗證了算法的可行性。
　　為進一步驗證算法的反演正確性以截而為15m×15m的二維單峰、雙峰溫度模型為仿真對象，采用數值計算的方法得到聲波飛行時間的準確值。在性噪比為50dB、40dB、30dB的噪聲條件下，分別采

3、用阻尼LSQR迭代、Tikhonov、TSVD三種正則化方法對二維溫度場進行重建，得到36幅反演圖形。比較分析重構的溫度場立體圖、等溫線圖和最大相對誤差、相對平均誤差、均方根誤差三種統(tǒng)計量，結果均表明，阻尼LSQR迭代正則化法的二維溫度場重建效果優(yōu)于其他兩種正則化方法，可滿足重構二維溫度場的要求。在二維的基礎上，對區(qū)域為10m×10m×10m的兩種三維溫度模型進行重建仿真，得到18幅反演圖形，比較分析同樣得出阻尼LSQR迭代正則化法重建