[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

说明书

本发明公开了一种基于声学的仓储式颗粒堆积物在线温度监测系统及方法，该系统包括工控机和声波收发器；声波收发器安装在圆柱形仓室的外壁上，2ⁿ个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；多个测温系统布置在圆柱形仓室上；声波收发器包括声波导管，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工控机。本发明利用声速于温度之间的单值函数关系，通过测量声波在颗粒堆积物孔隙间的传播速度并运用相关算法最终得出仓室内的实时温度场。

技术领域

本发明属于仓储式颗粒堆积物温度测量技术领域，具体涉及一种基于声学的仓储式颗粒堆积物在线温度监测系统及方法。

背景技术

目前对于仓储式颗粒堆积物的温度测量主要包括热电偶、热敏电偶以及一些由测温电路组成的智能化测温装置，这些测量方法都属于接触式测温方式，这类温度测量方式的优点是结构简单、精度及稳定性都较好。但同时测温时需要将测温装置深入设置到仓室内部的相应位置而与被测颗粒物形成直接接触，当颗粒物粒径较小时甚至会影响装置正常运行。且为获得较准确的温度分布要同时设置许多测温位点，这样就需要将大量的传感器安装在储存的颗粒物中，造成线缆维护困难等情况。当堆积物质出现移动时也会带动测温传感器移动，导致测量结果出现偏差。

发明内容

本发明针对接触式仓室颗粒堆积物温度的测量方式存在的不足，提出一种测量稳定、使用灵活、精度高的基于声学的仓储式颗粒堆积物在线温度监测系统及方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种基于声学的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。

优选的，所述传感器经过信号放大器、数据采集卡连接所述工控机。

优选的，所述工控机连接有警报装置。

优选的，多个所述测温系统之间的距离相等。

优选的，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。

本发明提供的另一个技术方案是：

一种仓储式颗粒堆积物在线温度监测方法，基于所述的仓储式颗粒堆积物在线温度监测系统，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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；

依据下式进行计算：