Page 226 - 《应用声学》2024年第6期

1402 2024 年 11 月

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௑णག஝/˔ 1200 图 9 实验流程图

1190 Fig. 9 Experimental flow chart

1180

1170
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
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1230
15 dB
-15 dB
1220
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1210
௑णག஝/˔ 1200 Fig. 10 Echo temperature measurement laboratory
回声测温实验台
图 10
1190 在环境温度为 26.5 C 的大空间内进行回声测
◦
温实验，分10组进行重复测量，每组测量10次。
1180
由图11可知，激励信号与回波信号的互相关峰
1170
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 值明显，能得到准确的时延估计。图 12 为每组实验
ᤂᛡ൓஝/൓
测得温度的平均值和标准差，可见，每组温度误差很
(b) ᰴளᑢфηՂᄊ௑णϙ
小，绝对误差均在 ±0.35 C 以内，且标准差也很小，
◦
图 8 不同信号时延图 最大值为 0.29 C，说明实验结果很稳定，进一步证
◦
Fig. 8 Time delay diagram of different signals 明了回声法测温在大空间内是实际可行的，为规模
庞大的空冷系统测温提供了新思路。
3 实验研究
200
实验流程如图 9 所示。首先用 Labview 发声程 150
序选择所需声源信号，经功率放大器放大并由扬声 100
器向待测介质中发声；声波在路径上传播，遇反射壁 50
面产生回波，布置在发声端的传感器接收激励信号 0
和回波信号；采集卡将声信号数据传入处理器，由处 ᄱТጇ஝ -50
理器计算实际时延值，从而得到待测介质的温度；最 -100
后将该测温系统测得的温度与温度计测得的实际
-150
环境温度进行比较，分析该测温系统的准确度与稳
-200
定性。 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000
᧔ನག஝
由 2.3 节可知，用高斯脉冲信号作为声源信号
来进行时延估计的效果更好。因此，实验选用中心 图 11 大空间回声测温互相关函数图
频率为 1200 Hz、脉宽为 50% 的高斯脉冲信号作为 Fig. 11 Plot of large-space echo-thermometry
激励信号，用采样频率为102400 Hz的NI-4431采集 cross-correlation function
卡采集声源信号。针对空冷系统测温和堆积物测温 在内径为 5 cm 且设有加热棒的小管道内进行
的实际情况，实验分为大空间回声测温和管道内回 回声测温准确性和稳定性的实验，管道内环境温度
声测温，设定测温距离均为 4 m。图 10 为实验台实 分别为23.3 C、35.5 C和46.3 C，同样分为10组进
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物图。 行重复测量，每组测量10次。