基于互相关时延估计和气固两相流速度的声学测量研究

作     者：杨杰栋 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：安连锁

授予年度：2018年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：声学 时延估计 互相关 气固两相流 速度 

摘      要：时延估计作为信号处理的重要分支,与声学技术相结合将有助于解决复杂的工程问题。在燃煤电站中,由于炉膛内部环境恶劣,测量场不透明,而声学测量作为一种非接触式测量手段,具有广阔的应用前景,基于声学技术的产品也相继问世。在电站锅炉的运行中,对运行状态参数的监测将有助于及时了解炉膛内部情况,调整运行参数。同时对降低污染物排放,提高经济性与安全性起着积极的作用。本文从时延估计算法着手,以电站锅炉应用为背景。首先研究了基本互相关,广义互相关,倒谱时延估计算法的基本原理,推导了它们的数学表达式,并在Labview中实现了算法的程序编写。在此基础上,开发了一种基于二次相关的PHAT-β的时延估计新算法。为探究算法的可行性,搭建了时延估计的实验台,包括自由空间,炉膛,管阵列,管道等。讨论了采集卡,传声器,声信号,软件等实验器材的选取,研究了它们的相关特性。分别在自由空间,炉膛,管阵列,管道,300MW机组进行了时延估计的实验。对比了不同应用条件下时延估计算法的优劣性。实验结果表明,新算法在几种场景中都能较好的适用。最后研究了时延估计在一次风气固两相流速度测量中的应用。搭建了一次风速度测量的实验台,包括给料系统,输运系统,信号处理系统,物料回收系统,测量系统五部分;测量系统又分为两种形式,比较了两种形式测量的优劣性,并以皮托管测速作为参照流速。实验结果表明,声学测速,测量的是管段的平均速度,能较好的反应管段的流动情况,为工程应用提供参考。