專利名稱：一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于工業(yè)鍋爐來(lái)說(shuō)，其燃燒的基本要求在于建立和保持穩(wěn)定的燃燒火焰。燃燒不穩(wěn)定不僅會(huì)降低鍋爐的熱效率、產(chǎn)生污染物和噪聲，而且在極端情況下，還會(huì)引起鍋爐爐膛滅火，如果處理不當(dāng)會(huì)誘發(fā)爐膛爆燃，造成安全事故。另外，工業(yè)燃燒過(guò)程具有瞬態(tài)變化、隨機(jī)湍流、設(shè)備尺寸龐大、環(huán)境惡劣等特征，這些都給有關(guān)熱物理量場(chǎng)參數(shù)的在線測(cè)量帶來(lái)了困難，難以獲得描述實(shí)際燃燒過(guò)程的熱物理量場(chǎng)參數(shù)。特別是溫度分布的測(cè)量很困難，導(dǎo)致燃燒調(diào)整得不到可靠的依據(jù)，燃燒優(yōu)化運(yùn)行無(wú)法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)測(cè)溫手段的局限是DCS (分散控制系統(tǒng))所能監(jiān)視到的僅是火焰有和無(wú)的信息；火焰視頻可以直接觀察爐膛火焰圖像，但僅提供了定性的火焰有/無(wú)和一定的火色信息，沒(méi)有定量的溫度信息；煙溫探針僅在啟動(dòng)過(guò)程中監(jiān)視爐膛出口煙溫，但不能完成全負(fù)荷工況監(jiān)視。因此，需要提供一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法及系統(tǒng)以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決該問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法，所述方法包括以下步驟(1)通過(guò)高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源；( 由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過(guò)放大器將聲波放大；C3)通過(guò)信號(hào)電纜傳送上述聲波；(4)將上述聲波通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡接入計(jì)算機(jī)，以獲得聲波在鍋爐的爐膛中傳播的時(shí)間t ； (5)根據(jù)下述公式計(jì)算出爐膛中的溫度T :
V = d/t 二 yjrRT/M^①
ZjN2T= — χ 106 —273.16②
⑷其中v-聲波在某種氣體中的聲速；d-聲波傳播距離；t-聲波飛行時(shí)間；r-氣體絕熱指數(shù)；R-氣體常數(shù)；T-絕對(duì)溫度；M-氣體分子量。較佳地，所述高壓氣體的壓力在6MPa以上。較佳地，所述鍋爐上設(shè)置有多個(gè)聲源。較佳地，在獲得溫度T后，進(jìn)一步擬合出溫度場(chǎng)等溫線圖、路徑平均溫度、區(qū)塊平均溫度。本發(fā)明還公開了一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括導(dǎo)波管、傳聲器、前置放大器、信號(hào)電纜、控制線、電磁閥、現(xiàn)場(chǎng)控制柜、數(shù)據(jù)采集卡、現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)和中心監(jiān)控系統(tǒng)，所述導(dǎo)波管安裝在被測(cè)高溫裝置的檢測(cè)口處，在所述導(dǎo)波管上設(shè)置有所述傳聲器， 所述前置放大器與所述傳聲器連接，用以對(duì)所述聲波進(jìn)行放大，所述信號(hào)電纜與所述前置放大器連接以將所述聲波接入所述數(shù)據(jù)采集卡，然后接入所述現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)，所述現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)以及所述控制線還與所述現(xiàn)場(chǎng)控制柜連接，所述現(xiàn)場(chǎng)控制柜和所述中心監(jiān)控系統(tǒng)連接以進(jìn)行監(jiān)控，所述導(dǎo)波管上開孔并連接有所述電磁閥，以對(duì)進(jìn)入的高壓氣體進(jìn)行控制。較佳地，所述導(dǎo)波管中通入高壓氣體，以產(chǎn)生聲源。較佳地，所述現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)通過(guò)上面的公式計(jì)算出爐膛中的溫度T。根據(jù)本發(fā)明的非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法及系統(tǒng)，實(shí)時(shí)確定被測(cè)對(duì)象內(nèi)部燃燒場(chǎng)的空間溫度分布狀態(tài)；非侵入式、全自動(dòng)化不需日常維護(hù)，可長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠地工作。在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非侵入式聲波測(cè)量溫度系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)描述。首先，本發(fā)明公開了一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法，該方法包括以下步驟1、通過(guò)高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源。該高壓氣體的壓力較佳地在6MPa以上。在一個(gè)例子中，所述聲源有多個(gè)。2、由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過(guò)放大器將聲波放大；3、通過(guò)信號(hào)電纜傳送上述聲波；4、將上述聲波通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡接入計(jì)算機(jī)，以獲得聲波在在鍋爐的爐膛中傳播的時(shí)間t，即聲波發(fā)射裝置和接收裝置之間的傳播時(shí)間。5、根據(jù)下述公式計(jì)算出爐膛中的溫度V ^dlt = ^jrRTIM
(d\權(quán)利要求
1. 一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法，所述方法包括以下步驟(1)通過(guò)高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源；(2)由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過(guò)放大器將聲波放大；(3)通過(guò)信號(hào)電纜傳送上述聲波；(4)將上述聲波通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡接入計(jì)算機(jī)，以獲得聲波在鍋爐的爐膛中傳播的時(shí)間其中V-聲波在某種氣體中的聲速；d-聲波傳播距離；t-聲波飛行時(shí)間；r_氣體絕熱指數(shù)；R-氣體常數(shù)；T-絕對(duì)溫度；M-氣體分子量。
2.按照權(quán)利要求1所述的非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法，其特征在于，所述高壓氣體的壓力在6MPa以上。
3.按照權(quán)利要求1所述的非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法，其特征在于，所述鍋爐上設(shè)置有多個(gè)聲源。
4.按照權(quán)利要求3所述的非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法，其特征在于，在獲得溫度T 后，進(jìn)一步擬合出溫度場(chǎng)等溫線圖、路徑平均溫度、區(qū)塊平均溫度。
5.一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括導(dǎo)波管、傳聲器、前置放大器、信號(hào)電纜、控制線、電磁閥、現(xiàn)場(chǎng)控制柜、數(shù)據(jù)采集卡、現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)和中心監(jiān)控系統(tǒng)，所述導(dǎo)波管安裝在被測(cè)高溫裝置的檢測(cè)口處，在所述導(dǎo)波管上設(shè)置有所述傳聲器，所述前置放大器與所述傳聲器連接，用以對(duì)所述聲波進(jìn)行放大，所述信號(hào)電纜與所述前置放大器連接以將所述聲波接入所述數(shù)據(jù)采集卡，然后接入所述現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)，所述現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)以及所述控制線還與所述現(xiàn)場(chǎng)控制柜連接，所述現(xiàn)場(chǎng)控制柜和所述中心監(jiān)控系統(tǒng)連接以進(jìn)行監(jiān)控，所述導(dǎo)波管上開孔并連接有所述電磁閥，以對(duì)進(jìn)入的高壓氣體進(jìn)行控制。
6.按照權(quán)利要求5所述的非侵入式聲波測(cè)量溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)波管中通入高壓氣體，以產(chǎn)生聲源。
7.按照權(quán)利要求5所述的非侵入式聲波測(cè)量溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)通過(guò)下述公式計(jì)算出爐膛中的溫度T V = d/t = yjrRT/M T= — xlO6 -273.16②(5)根據(jù)下述公式計(jì)算出爐膛中的溫度TV = d/t = ^IrRT/M 其中V-聲波在某種氣體中的聲速；d-聲波傳播距離；t-聲波飛行時(shí)間；r_氣體絕熱指數(shù)；R-氣體常數(shù)；T-絕對(duì)溫度；M-氣體分子量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法，所述方法包括以下步驟(1)通過(guò)高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源；(2)由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過(guò)放大器將聲波放大；(3)通過(guò)信號(hào)電纜傳送上述聲波；(4)將上述聲波通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡接入計(jì)算機(jī)，以獲得聲波在鍋爐的爐膛中傳播的時(shí)間t；(5)計(jì)算出爐膛中的溫度T。本發(fā)明還公開了一種非侵入式聲波測(cè)量溫度的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的非侵入式聲波測(cè)量溫度的方法及系統(tǒng)，實(shí)時(shí)確定被測(cè)對(duì)象內(nèi)部燃燒場(chǎng)的空間溫度分布狀態(tài)；非侵入式、全自動(dòng)化不需日常維護(hù)，可長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠地工作。
文檔編號(hào)G01K11/24GK102410885SQ201110240978
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者楊高利, 蔣培 申請(qǐng)人:楊高利, 蔣培