锅 利用M ATLA B软件 实现温度场的仿真 炉燃烧的基本要求在于建立和保 持稳定的燃烧火焰。燃烧工况组 织不合理造成的燃烧不均匀，火焰中心 偏斜等是导致运行事故的重要原因。因 此 燃煤锅炉燃烧诊断具有很重要的现 实意义。由于工业燃烧过程自身的复杂 性，燃烧设备尺寸庞大、炉内高温气体 等原因，利用传统方法很难实现整个温 度场的准确测量。声学测温作为一种新 的测温技术．因其具有温度测量精确度 高、非接触式，测温范围广，测量对象空 间范围大(可达数十米 )，实时连续测 量、维护方便等优点．在工业锅炉温度 场的检测中起到越来越重要的作用。 重建算法的基本思想 用声学法重建工业锅炉某一截面温 度场．其重建区域及测量系统分布如 图 I所示。其中，S1～S8为测量系统 的 发射／接收传感器，要求s1～s8对称均 匀地安装于锅炉四壁．且位于同一平面 (称为”典型平面”)。考虑到同侧墙壁上 传感器间的路径上不会产生明显有效的 信号，因此．除去本身和同侧墙的接收 S1 S2 S8 S7 S3 S4 图 1 温度场测量示意图 IIA V oI．7 No ．11 1 1 ·2OO3 S6 S5 单元 每个声发射单元和其他接收单元 会形成共 24条独立有效的发射 ／接收 路径 (相向而行的同一路径上传播时间 数据是重复的，只标识一次)。按设定 程序 ．在一个检测周期顺序启闭各个声 发射 ／接收传感器 ．通过测量声波沿 每条声波路径的飞行时间值 经过重建 算法．便可重建炉内温度场典型平面温 度分布和某一声波路径上介质的平均温 度及某一区域介质平均温度。声学法温 度场重建算法主要分为几个步骤：(1) 按一定方式 将整个待测温度场划分成 若干 区域 ；(2)假 设 声波路 径为直 线 ， 利用最 小二乘 法求 出每个 区域平均 温 度 (3)将区域平均温度作为该区域几 何中心点的温度，拟和出整个温度场。 二 重建算法的具体实现 利用最 小二乘 法重建二维 温度 场 时．首先需将温度场按一定方法分割成 若干区域．温度场划分方式从以下两方 面影响着重建温度场的精确度。 1．分割区域的数目 为能获得尽可能多的温度信息，提 高温度场重建精确度，希望将整个待测 温度场分割成尽可能多的区域。然而． 划分区域的数目并不是任意的，它主要 由传感器数量决定。因划分区域的数目 等于要解的未知数个数 而传感器数量 决定了测量区域 内声波路径数 继而也 决定了可解的未知数个数。并还要注意 在安装传感器数量确定后 分割区域的 A U T o M A T I o N 关键词：声学法 仿真 温度场 张国德先生．本溪冶金高等专科学校 自控系 讲师。 数目必须小于路径数。以 8个传感器为 例 ．因整个 测量区域共有 24条声波路 径 ．所以从理论上讲 ，最 多可将测量空 间分割成 24个区域 ，然而这样会使得 正则方程中矩阵s中的零元素个数增加． 导致矩阵S X S接近奇异矩阵，反而会 大大降低重建精确度。 通过仿真实验．得出温度场划分方 式 对于安装8个传感器的温度场，可 按照图 2的两种方式划分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 1 4 1 5 1 6 6 7 J 8 9 1 7 1O 1 6 11 1 5 1 4I 1 3 1 2 (a)划分方式一 (b)捌分方式二 图2 8个传感器时的温度场捌分方式 2．分割区域的面积 确定分割区域数 目后 ．各区域面积 大小也是影响重建精确度的重要因素．对 于图2a所示分割方式．应保证每个小区 域面积相等：对于图26所示分割方式 应使
