[发明专利]基于声学的仓储式颗粒堆积物在线温度监测系统及方法

权利要求书

1.一种仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，基于仓储式颗粒堆积物在线温度监测系统，其特征在于，包括如下步骤：

工控机发出不同频段的模拟扫频信号至电动声源，电动声源发出声信号；

传感器接收声信号后将声信号传输到工控机中，工控机计算得到声信号的飞渡时间，建立整个圆柱形仓室的三维速度场，根据该三维速度场建立温度场；

不同的电动声源按顺序启闭；当一个声波收发器的电动声源发出声信号时，其自身的传感器也处于接收状态，同一截面上不相邻的传感器及相邻截面上的传感器处于接收状态，持续接收声波；

根据声波收发器的安装数量以及位置将被测区域划分为多个网格，工控机对声波发射处传感器及声波接收处传感器两路声信号进行计算得到声信号的飞渡时间，进而得到整个圆柱形仓室的三维速度场；运用最小二乘法进行温度场重建，将被测区域划分为2ⁿ⁺¹个网格；在温度场重建时采用二维平面测温与三维区域测温结合的方法，并假设被测区域内的温度均匀等于区域中心点的温度，声波在任一被测区域内的传播速度为定值；三维区域测温的区域划分看作二维平面测温区域在仓室高度方向的延展，通过二维平面测温与三维区域测温结合的方法能够测量一个三维区域的上下表面以及三维区域中心点的温度；测量时先进行二维平面测温，求出上下表面的温度，之后进行三维区域温度的测量，最后运用插值法重建温度场；依据下式进行计算：

式中，m为声波路径总数，t_ki表示第k条路径声波经过第i个网格的时间，c_i表示声波在第i个网格内的传播速度，为颗粒堆积物的曲折度，表示第k条路径声波经过第i个网格的长度，a_i为c_i的倒数，将所有路径的计算式组成线性方程组，最终算出仓室内的速度分布；

所述基于仓储式颗粒堆积物在线温度监测系统，包括工控机和声波收发器；所述声波收发器安装在圆柱形仓室的外壁上，2ⁿ个所述声波收发器沿圆柱形仓室的同一截面的圆周均匀布置形成一个测温系统，n为正整数；多个所述测温系统布置在所述圆柱形仓室上；

所述声波收发器包括声波导管，所述声波导管的一端安装在圆柱形仓室的外壁上，另一端安装有电动声源，传感器垂直设置在声波导管中；电动声源与传感器均分别连接所述工控机。

2.根据权利要求1所述的仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，其特征在于，所述传感器经过信号放大器、数据采集卡连接所述工控机。

3.根据权利要求1所述的仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，其特征在于，所述工控机连接有警报装置。

4.根据权利要求1所述的仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，其特征在于，多个所述测温系统之间的距离相等。

5.根据权利要求1所述的仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，其特征在于，所述仓壁上预设有传声孔，所述声波导管设置在所述传声孔中。

6.根据权利要求1所述的仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，其特征在于，工控机内安装有频谱分析软件，用于发出不同频段的模拟扫频信号。

7.根据权利要求1所述的仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，其特征在于，根据三维速度场运用插值法重建温度场。