基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106404214A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610533658.8(22)申请日2016.07.07(71)申请人青岛华迪科技有限公司地址266071山东省青岛市宁夏路288号4号楼一层(72)发明人刘煜高山宋文选(74)专利代理机构青岛发思特专利商标代理有限公司37212代理人巩同海(51)Int.Cl.G01K11/24(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量装置及方法(57)摘要本发明涉及基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量装置及方法，属于锅炉燃烧工艺评估以及燃烧安全可靠运行监测的装置技术领域。其解决了现有技术存在的实时性差和效率低等问题。本发明所发射的声波是伪随机序列，该序列规避了炉膛内本底噪声频谱，该序列根据电致发声单元和传感器的频响以及声波传播衰减特性做过预加重；伪随机序列经DAC电路变成模拟量并通过整定电路进行滤波和放大，经功率放大单元输出，最后电致发声单元将电信号还原成声音。本地传感器采集到的声波与本地伪随机码进行相关，判定发声质量；不同工位的伪随机码不相关；对声波传播路径两端的传感器信号做相关，得到该路径的声波飞渡时间，进一步得到该路径平均温度。CN106404214ACN106404214A权利要求书1/2页1.一种基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量装置，其特征在于：包括数字信号处理单元、多路同步ADC采集单元、n个信号整定放大单元、n个传感器、多路同步DAC输出单元、n个信号整定单元，n个功率放大单元和n个电致发声单元，其中，n≥2；传感器检测到的信号依次通过相应的信号整定放大单元、多路同步ADC采集单元变成离散数字信号并传递给数字信号处理单元，数字信号处理单元对离散数字信号进行时域分析并产生的伪随机序列依次通过多路同步DAC输出单元、信号整定单元、功率放大单元传递给电致发声单元发出。2.根据权利要求1所述的基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量装置，其特征在于：锅炉的炉壁上设置有传感器，各传感器构成平面或立体结构。3.根据权利要求2所述的基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量装置，其特征在于：每层传感器包括至少八个传感器，每个传感器等高且均匀分布于炉壁的边上。4.根据权利要求2或3所述的基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量装置，其特征在于：电致发声单元和传感器固定于共鸣腔上，共鸣腔位于锅炉的炉壁内侧。5.一种基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：数字信号处理单元实时采集各工位的本底噪声，并分析工位的本底噪声频谱；步骤二：数字信号处理单元为各工位产生一段原始伪随机序列，原始伪随机序列各不相同且避开当前的本底噪声频谱；步骤三：数字信号处理单元在设备投入使用前预先得到工位的电致发声单元和传感器的频响特性以及声波传播衰减特性，数字信号处理单元根据此特性对原始伪随机序列进行预加重，使得最终输出的信号相对于原始伪随机序列失真度最小；步骤四：经过多路同步DAC输出单元同时输出n个伪随机序列，产生n个模拟信号；步骤五：产生的模拟信号经过信号整定单元进行滤波和增益放大；步骤六：产生的模拟信号进一步经过功率放大单元放大并输出给电致发声单元；步骤七：电致发声单元产生声音振动并传播给对应的传感器；步骤八：数字信号处理单元采集多路同步ADC采集单元输出的数据，本地传感器ADC数据序列与本地伪随机序列进行相关运算，获得本次信号输出质量的评估；步骤九：同时，数字信号处理单元对有效声波传播路径两端的两个ADC数据序列进行相关运算，计算出该路径的平均温度。6.根据权利要求5所述的基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量方法，其特征在于：步骤四中，伪随机序列经多路同步DAC输出单元变成模拟信号序列，该伪随机序列在送到多路同步DAC输出单元输出之前，根据预先得到的电致发声单元频响特性与传感器频响特性以及声波传播衰减特性得到的合成频响曲线进行数字预加重的校正处理，使输出的信号失真度最小。7.根据权利要求5所述的基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量方法，其特征在于：步骤七中，处理单元对异常信号评估并决定处理通常是延时一段时间，然后重新测量。8.根据权利要求5所述的基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量方法，其特征在于：步骤八中，多路同步ADC采集单元测量范围极宽，保证大信号不会过载且小信号信噪比较好。9.根据权利要求5或8所述的基于伪随机序列的声波锅炉温度场测量方法，其特征在于：步骤八中，本地的传感器的采集到的信号首先与本底原始伪随机序列进行相关运算，相2CN106404214A权利要求书2/2页关结果作为本底发声质量的判定；有效路径上的异地传感器信号再与其作相关