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三维温度场声学测量重建及计算机仿真.docx
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三维温度场声学测量重建及计算机仿真
三维温度场声学测量重建及计算机仿真
摘 要:相比单点温度测量而言,温度场的测量更加重要。温度场声学测量是目前最有发
展前景的一种温度场测量方法,国内尚无人开展三维温度场声学测量的研究,为此,采用计
算机模拟仿真的方法进行了三维温度场声学测量重建。以最小二乘方法为基础构建了三维温
度场声学测量重建算法,以安装了 只声发射接收传感器、并被均匀地分割成 个空间
网格的正立方体型区域为测量空间,在考虑和不考虑“声线弯曲效应”的情况下,对球对称型
模型温度场进行了仿真重建。仿真结果不仅与理论预测符合得较好,而且在考虑了“声线弯
曲效应”后,温度场的反演精度有了很大提高,说明“声线弯曲效应”是影响温度场重建质量的
重要因素之一。
关键词:温度场; 声学测量; 声线追踪; 最小二乘法; 仿真
引 言
众所周知,“温度”既具有统计特性,又具有“三维”的含义,也就是说,在三维空间中无
处不存在“温度”的量值,实际上是一个“温度场”的概念。多年来人们发现,相比单点温度测
量而言,对温度场的研究和定量测量与人们的生产和生活更加密切相关,意义更加重大。例
如,在体育场馆、俱乐部、海洋、各种燃烧和加热设备中的火焰和烟气等场所,都迫切需要
对其温度场进行实时在线测量。温度场的测量是一个十分复杂的问题,简便、快捷的温度场
测量方法、技术和设备的研究已经成为目前一个十分活跃的研究领域。温度场声学测量方法
是近年来兴起的一种最有发展前景的温度场测量方法,它具有非接触、实时连续、测量空间
范围大可达数十米,测量精度高、测温范围广以下、维护方便等优点
,因而受到了各国学者和工程技术人员的普遍关注。然而,目前国内外对温度场声学测
量的研究主要是针对二维温度场,关于三维温度场的声学测量方法,只有
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