爐膛燃燒噪聲環(huán)境下聲波飛行時間測量方法研究.pdf

1、聲學(xué)法爐膛溫度場分布測量技術(shù)作為一種非接觸式高溫測量方法，其關(guān)鍵在于對爐膛聲波飛行時間進(jìn)行精確地測量。本文針對爐膛燃燒噪聲環(huán)境下聲波飛行時間的測量方法進(jìn)行了深入地研究，在研究的過程中，主要完成如下工作： 1.對國內(nèi)外爐膛聲波飛行時間測量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。 2.對實(shí)際燃煤鍋爐爐膛燃燒噪聲進(jìn)行了采集，并對其進(jìn)行了特征分析，研究了其幅頻特性和概率分布。研究結(jié)果表明，實(shí)際爐膛燃燒噪聲的頻率成分主要分布在400Hz以下的

2、低頻段。為了實(shí)現(xiàn)對接收信號的高效濾波降噪處理，可將聲源信號的下限頻率設(shè)定為500Hz。另外，鑒于高頻信號在高溫?zé)煔庵械乃p特性，最終確定用于聲學(xué)法爐膛溫度場測量技術(shù)中的聲源信號的頻帶范圍在500-2000Hz之間。在對全頻段的爐膛燃燒噪聲的概率分布的分析過程中得出，噪聲數(shù)據(jù)的分布近似于均值為零的高斯分布，在對頻帶500-2000Hz之間的噪聲數(shù)據(jù)的概率分布進(jìn)行統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)，與聲源信號頻帶重疊的噪聲數(shù)據(jù)的分布也近似于均值為零的高斯分布。

3、 3.針對互相關(guān)函數(shù)法聲波飛行時間測量中聲源信號的選取問題進(jìn)行了研究。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相關(guān)法聲波飛行時間測量中，聲源信號的抗噪性能不僅與信號的頻率范圍有關(guān)，而且還取決于有效帶寬。通過對相同實(shí)驗(yàn)條件下的偽隨機(jī)信號、線性掃頻信號、二次掃頻信號以及對數(shù)掃頻信號進(jìn)行抗噪性能比較得出，在四種聲源信號中線性掃頻信號具有更強(qiáng)的抗噪聲干擾能力。 4.研究和嘗試了廣義相關(guān)時延估計和基于小波變換的相關(guān)時延估計方法在爐膛聲波飛行時間測量中的應(yīng)

4、用，并通過仿真實(shí)驗(yàn)和基于實(shí)際爐膛燃燒噪聲的實(shí)驗(yàn)對兩者的抗噪性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，廣義相關(guān)時延估計方法的抗噪性能要好于直接相關(guān)時延估計和基于小波變換的相關(guān)時延估計方法。廣義相關(guān)時延估計和基于小波變換的相關(guān)時延估計方法，其實(shí)質(zhì)都是在對接收信號進(jìn)行相關(guān)時延估計之前進(jìn)行降噪處理，但兩者的性能卻相差有別，通過理論分析得出，結(jié)果產(chǎn)生的原因來自于小波非線性閾值降噪方法并不適合于對線性掃頻信號進(jìn)行降噪處理。 5.提出了一種新的基于主動聲源的