一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，属于声学测温领域。该算法针对现有声学层析成像中因声线数小于网格剖分数导致的欠定方程组重建误差大、对测量误差敏感等问题，引入稀疏重构技术与折射效应优化。具体步骤包括：将测温区域划分为N个网格，通过观测矩阵A和稀疏基Ψ构建压缩感知模型，利用改进的广义正交匹配算法即IMOMP重构稀疏信号，通过声慢度与温度关系重建温度场，并采用三次样条插值提升精度。同时，考虑非均匀温度场中声波折射效应，优化声线路径布局，该算法有效应对逆问题不稳定，减小重建误差，提高抗噪能力，适用于复杂温度场重建，对工业测温具有应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声学测温，具体为一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法。

技术介绍

1、声学测温是利用声波传播时间逆求温度分布的过程，本质上是一个温度场求解的反问题。基于声学层析成像的测温原理是通过声波速度与温度的函数关系进行反向求解，在被测区域周围设置多个声波收发器，形成m条从不同方向穿越被测区域的声波路径(简称声线)，并测得声波在各声线上的飞行时间(time of flight，tof)，再将待测区域分成n个网格，反推n个网格内的声速倒数(声慢)值，最后以插值算法求解精密的温度场分布。

2、目前已有的求解方程组的方法中，最小二乘法、联合迭代重建技术等是声学温度场中经典的重建算法。但是在现实中可获得的tof数据非常有限，当n大于m时，声学层析成像温度场重建的数学模型是一个欠定方程组，这将导致高精度的声学层析成像温度场重建十分困难，且通常n值越大，声学层析成像投影矩阵条件数越大，即重建结果对tof的测量误差越敏感。常用的插值算法例如三次样条法虽可将粗糙原始网格描述的温度分布插值到细密网格描述的温度分布，但外推的精度通常是难以保证的。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，其特征在于，所述观测矩阵A的元素aij为声线Pj在网格i内的长度，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M。

3.根据权利要求1所述的一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，其特征在于，所述稀疏基Ψ为离散傅里叶变换矩阵，用于将声慢度信号f变换到频域稀疏域。

4.根据权利要求1所述的一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，其特征在于，所述改进的广义正交匹配算法即IMOMP通过...

【技术特征摘要】

1.一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，其特征在于，所述观测矩阵a的元素aij为声线pj在网格i内的长度，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,m。

3.根据权利要求1所述的一种基于稀疏矩阵和折射效应考虑的声学温度场重建算法，其特征在于，所述稀疏基ψ为离散傅里叶变换矩阵，用于将声慢度信号f变换到频域...

【专利技术属性】
技术研发人员：石东平，曾珊珊，漆雅慧，王新丰，谢承煜，王晋淼，张孝强，熊立春，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：