爐膛聲波測(cè)溫系統(tǒng)光纖傳聲器特性研究.pdf

1、電站鍋爐溫度場(chǎng)對(duì)于鍋爐運(yùn)行控制和燃燒診斷具有重要意義，爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布將直接影響到爐膛燃燒的穩(wěn)定性和污染物排放。聲學(xué)測(cè)溫法作為一種基于聲波理論的非接觸溫度測(cè)量技術(shù)，具有連續(xù)測(cè)量，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在爐膛溫度場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。聲波信號(hào)測(cè)量的質(zhì)量是爐膛溫度場(chǎng)測(cè)量的關(guān)鍵，因此聲波測(cè)溫系統(tǒng)中傳聲器的性能將直接影響爐膛溫度場(chǎng)測(cè)量的結(jié)果。傳統(tǒng)電磁式傳聲器由于耐高溫性差、易受電磁干擾等缺點(diǎn)無(wú)法在爐膛復(fù)雜環(huán)境下長(zhǎng)期工作，亟需研制一款耐高溫、

2、抗電磁干擾、顯著改善精度、能夠在復(fù)雜環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的新型傳聲器。本文在對(duì)比分析幾種聲波測(cè)量技術(shù)之后選擇光纖傳聲器作為研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)傳聲器在爐膛聲波測(cè)溫系統(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，研究適用于爐膛聲波測(cè)溫系統(tǒng)復(fù)雜環(huán)境下的光纖傳聲器。論文通過(guò)機(jī)理建模、有限元分析、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試等方法對(duì)光纖傳聲器的性能進(jìn)行研究，旨在提高爐膛聲波測(cè)溫系統(tǒng)中聲波信號(hào)采集的精度。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.對(duì)光纖傳聲器振膜振動(dòng)過(guò)程和光纖光強(qiáng)調(diào)制過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)建

3、模和特性分析，并在此基礎(chǔ)上建立光纖傳聲器聲波測(cè)量過(guò)程的數(shù)學(xué)模型和性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究光纖傳聲器振膜、光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)光纖傳聲器靈敏度、頻響特性、線性度等性能的影響，為光纖傳聲器的研制提供理論依據(jù)。
　　2.從理論分析和有限元分析兩個(gè)角度出發(fā)，研究熱環(huán)境對(duì)光纖傳聲器的影響。通過(guò)有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行有限元建模仿真，對(duì)熱環(huán)境下光纖傳聲器振膜結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的變化規(guī)律進(jìn)行研究，并分析比較不同材料和不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下光纖傳聲器性能受溫度影響的程

4、度，為熱環(huán)境下光纖傳聲器最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論支持。
　　3.在理論分析的基礎(chǔ)上搭建光纖傳聲器聲波測(cè)試平臺(tái)，根據(jù)實(shí)際情況為測(cè)試平臺(tái)選擇合適的設(shè)備類(lèi)型和結(jié)構(gòu)。利用光纖傳聲器聲波測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試，并采用分光光強(qiáng)比值的方法對(duì)光源不穩(wěn)定性進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)不同振膜材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)下的光纖傳聲器的性能進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)分別從還原信號(hào)波形、靈敏度、頻率響應(yīng)等性能指標(biāo)對(duì)光纖傳聲器與傳統(tǒng)電磁式傳聲器進(jìn)行性能對(duì)比測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明研制的光纖傳聲器的性能