一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法及装置，涉及声学测量技术，包括根据多个扬声器同时发射多个声波信号，并根据多个传声器同时接收所述声波信号；其中，所述扬声器和所述传声器基于一个信道发射和接收所述声波信号；根据带通滤波器对不同波段所述声波信号分离，同时获取对应多个物理信道的声波信号，利用声波频域上的并行测量来代替时间上的串行测量，使多路声波信号共同使用一条物理信道，大幅提高了信道的利用率，缩短了系统的测量周期。的测量周期。的测量周期。

【技术实现步骤摘要】
一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及声学测量技术，尤其涉及一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法及装置。

技术介绍

[0002]锅炉是燃煤电厂三大主机设备之一，炉膛温度和速度分布的实时、准确测量对保障锅炉安全、提高燃烧效率和节能环保都至关重要。受烟气堵塞，磨损，测量范围局限性、响应速度慢和干扰流场等原因的影响，接触式速度、温度测量方法(皮托管、热电偶、电阻温度计)受到严重制约。一些非侵入性的方法如超声波或者激光多普勒方法、可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)、粒子图像测速技术(PIV)和静电感应等有意义的技术研究方法被应用于测速领域以满足实际需求。但是，对于锅炉或其他大截面待测区域的测量，它们受到了光学错位失准，粒子播种困难，现场应用成本高、难度大的制约。
[0003]在声波层析成像系统的图像重建中，需设置多个声波收发器，从而产生多条声波测量路径。假设在一个测量周期内顺序开启和停止n个扬声器及m个传声器。假如一个扬声器发射声波信号和m个传声器采集声波信号的时间为τ，Δτ为两次测量之间的固定间隔时间。则一个测量周期t内声波信号被发射和采集的时间为：
[0004][0005]由上式可知，在声学测量过程中，测量周期与扬声器和声波路径的数量成正比，系统测量周期主要受到扬声器数目的制约。扬声器数目越多，声波测量路径越多，则测量周期越长，测量的时间分辨率越低，牺牲了系统的时间分辨率，可能无法捕捉传感区域的动态温度和速度变化。为了实时捕捉温度、速度的动态变化，需要降低飞渡时间(TOF)的测量时间和系统计算周期。
[0006]在保证相同声学路径的同时提高测量时间分辨率方面的研究几乎是空白的，这一点，在提高声波法层析成像系统的重建时间分辨率问题中，尤为重要。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法及装置，利用声波频域上的并行测量来代替时间上的串行测量，使多路声波信号共同使用一条物理信道，大幅提高了信道的利用率，缩短了系统的测量周期。
[0008]本专利技术实施例的第一方面，提供一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法，包括：
[0009]根据多个扬声器同时发射多个声波信号，并根据多个传声器同时接收所述声波信号；
[0010]其中，所述扬声器和所述传声器基于一个信道发射和接收所述声波信号；
[0011]根据带通滤波器对不同波段所述声波信号分离，同时获取对应多个物理信道的声
波信号。
[0012]可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据多个扬声器同时发射多个声波信号，并根据多个传声器同时接收所述声波信号，包括：
[0013]根据多n个所述扬声器同时发送n个不同频段的所述声波信号，并根据m个所述传声器对所有频段的n个所述声波信号同时接收。
[0014]可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，若在一个测量周期内，同时启停n个所述扬声器及m个所述传声器，则在一个测量周期t内得到n
×
m条声波路径上的所有信号。
[0015]可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据带通滤波器对不同波段所述声波信号分离，同时获取对应多个物理信道的声波信号，包括：
[0016]在获取n个所述扬声器发出的声波信号后，根据所需频段和所述带通滤波器对所述声波信号进行滤波分离，同时获取对应多个物理信道的所述声波信号。
[0017]可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述测量周期为：
[0018]t＝τ
[0019]其中，t为测量周期。
[0020]可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，还包括：
[0021]对滤波分离后的所述声波信号与预设参考信号进行互相关计算，获取多条声波路径上的飞渡时间。
[0022]本专利技术实施例的第二方面，提供一种高时间分辨率的声波频分复用测量装置，包括：
[0023]信号模块，用于根据多个扬声器同时发射多个声波信号，并根据多个传声器同时接收所述声波信号；
[0024]其中，所述扬声器和所述传声器基于一个信道发射和接收所述声波信号；
[0025]频分模块，用于根据带通滤波器对不同波段所述声波信号分离，同时获取对应多个物理信道的声波信号。
[0026]本专利技术实施例的第三方面，提供一种高时间分辨率的声波频分复用测量设备，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行本专利技术第一方面及第一方面各种可能涉及的所述方法。
[0027]本专利技术实施例的第四方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本专利技术第一方面及第一方面各种可能涉及的所述方法。
[0028]本专利技术提供的一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法及装置，利用声波频域上的并行测量来代替时间上的串行测量，使多路声波信号共同使用一条物理信道，大幅提高了信道的利用率，缩短了系统的测量周期。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例提供的一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法的流程示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的一种采集过程的示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例提供的传声器接收的6个信道的波形图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的传声器接收信号的功率谱密度图；
[0033]图5是为本专利技术实施例提供的通过Butterworth带通滤波器分割后的声波信号的功率谱密度图；
[0034]图6为本专利技术实施例提供的6条声波路径上飞渡时间的测量结果示意图；
[0035]图7是本专利技术实施例提供的一种高时间分辨率的声波频分复用测量装置的结构示意图；
[0036]图8是本专利技术实施例提供的一种高时间分辨率的声波频分复用测量设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0039]应当理解，在本专利技术的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本专利技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0040]应当理解，在本专利技术中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高时间分辨率的声波频分复用测量方法，其特征在于，包括：根据多个扬声器同时发射多个声波信号，并根据多个传声器同时接收所述声波信号；其中，所述扬声器和所述传声器基于一个信道发射和接收所述声波信号；根据带通滤波器对不同波段所述声波信号分离，同时获取对应多个物理信道的声波信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个扬声器同时发射多个声波信号，并根据多个传声器同时接收所述声波信号，包括：根据多n个所述扬声器同时发送n个不同频段的所述声波信号，并根据m个所述传声器对所有频段的n个所述声波信号同时接收。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若在一个测量周期内，同时启停n个所述扬声器及m个所述传声器，则在一个测量周期t内得到n
×
m条声波路径上的所有信号。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据带通滤波器对不同波段所述声波信号分离，同时获取对应多个物理信道的声波信号，包括：在获取n个所述扬声器发出的声波信号后，根据所需频段和所述带通滤波器对所述声波信号进...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宾，刘奇，
申请(专利权)人：南京迪泰达环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：