本发明专利技术是一种仓储粮食温度分布声学监测法，在被测区域周围设置声波发射/接收器，任一发射/接收器所发声波，通过粮食颗粒间隙中的空气通道，可被包括自身在内的所有发射/接收器接收。在一个检测周期内顺序启闭各发射/接收器，测出声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间；将被测区域划分成空间网格，用所获声波传播时间、三维声速场重建算法和粮食中声速与温度的关系，为每个网格重建出一温度并赋予网格中心，再用插值计算方法得到整个被测区域的温度分布；可显著提高储粮食温度监测空间分辨率，及时发现储粮中由于霉变、虫害、仓顶漏水等原因造成的热点，避免大面积粮食损失，且不影响仓内作业，适合于粮仓中散装粮食温度分布在线监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于仓储粮食温度分布监测
，主要涉及一种利用声学法温度场检测技术实现仓储粮食温度分布非接触测量的方法。
技术介绍
粮食安全储藏是个世界性的难题，据联合国粮农组织的调查统计，全世界每年粮食霉变及虫害等损失为粮食产量的8%。我国的公粮现均集中存放在国家或地方的仓库中。 仓储粮食温度是判断储粮状态的重要标志。粮食在仓储过程中发生的霉变、虫害及水分异常都会反映在粮温变化，即热点的出现上，国内外仓储粮食温度监测皆采用接触测温法。多根嵌有接触式温度传感器(如热敏电阻，数字温度传感器DS18B20)的测温电缆被插入到储粮中。粮食是热的不良导体，由于不可能在粮仓中设置大量的测温电缆，接触式温度传感器又只能获得传感器所在处的“点，，的温度，所以热点若不是恰好发生在某测温点附近，就不会被发现，而局部的霉变或虫害如不及时采取措施，有可能引发大面积粮食损坏导致严重损失。相比于接触测温法，非接触测温方式更适合储粮温度监测。
技术实现思路
1、专利技术目的本专利技术的目的是提供一种仓储粮食温度分布声学监测法，用非接触方式监测储粮温度，显著提高储粮食温度监测的空间分辨率，及时发现储粮中由于霉变、虫害、仓顶漏水等原因造成热点，避免大面积的粮食损失。2、技术方案本专利技术是通过以下技术方案来实现的一种仓储粮食温度分布声学监测法，其特征在于该方法由以下步骤构成 步骤(1)、在被测区域周围布置声波发射/接收器将N (N>=20)个声波发射/收发器设置在横截面为矩形或正方形的被测区域的周围， 围合成一长方体或正方体，长方体或正方体的每个顶点上设置一个声波发射/收发器，每条棱边上至少均勻设置3个声波发射/收发器，即每条棱边上相邻两个声波发射/接收器的间距相等；任一声波发射/接收器所发出的声波，通过粮食颗粒间隙中的空气通道，可被包括自身在内的所有的声波发射/接收器接收；可根据被测区域的大小及所希望的测量精度，设定每条棱边上设置的声波发射/接收器的数目。步骤(2)、测量声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间在一个检测周期内顺序启闭各声波发射/接收器，第i (i依次为1，2，…，N)个声波发射/接收器发射声波时，其余N-I个声波发射/接收器均不发射声波，包括i在内的所有 N个声波发射/接收器均接收此声波并转换为电信号，这些电信号经信号调理器和数据采集卡后进入计算机；任意两个声波发射/接收器，只要它们不位于同一条棱边上，即可形成一条有效的声波传播路径，用结合小波抑噪的互相关时延估计法，测量出声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间。结合小波抑噪的互相关时延估计法可以表示为权利要求1. 一种仓储粮食温度分布声学监测法，其特征在于该方法由以下步骤构成 步骤(1)、在被测区域周围布置声波发射/接收器将N (N>=20)个声波发射/收发器设置在横截面为矩形或正方形的被测区域的周围， 围合成一长方体或正方体，长方体或正方体的每个顶点上设置一个声波发射/收发器，每条棱边上至少均勻设置3个声波发射/收发器，即每条棱边上相邻两个声波发射/接收器的间距相等；任一声波发射/接收器所发出的声波，通过粮食颗粒间隙中的空气通道，可被包括自身在内的所有的声波发射/接收器接收；步骤(2)、测量声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间在一个检测周期内顺序启闭各声波发射/接收器，第i (i依次为1，2，…，N)个声波发射/接收器发射声波时，其余N-I个声波发射/接收器均不发射声波，包括i在内的所有 N个声波发射/接收器均接收此声波并转换为电信号，这些电信号经信号调理器和数据采集卡后进入计算机；任意两个声波发射/接收器，只要它们不位于同一条棱边上，即可形成一条有效的声波传播路径，用结合小波抑噪的互相关时延估计法，测量出声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间；结合小波抑噪的互相关时延估计法可以表示为全文摘要本专利技术是一种仓储粮食温度分布声学监测法，在被测区域周围设置声波发射/接收器，任一发射/接收器所发声波，通过粮食颗粒间隙中的空气通道，可被包括自身在内的所有发射/接收器接收。在一个检测周期内顺序启闭各发射/接收器，测出声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间；将被测区域划分成空间网格，用所获声波传播时间、三维声速场重建算法和粮食中声速与温度的关系，为每个网格重建出一温度并赋予网格中心，再用插值计算方法得到整个被测区域的温度分布；可显著提高储粮食温度监测空间分辨率，及时发现储粮中由于霉变、虫害、仓顶漏水等原因造成的热点，避免大面积粮食损失，且不影响仓内作业，适合于粮仓中散装粮食温度分布在线监测。文档编号G01K13/10GK102288324SQ20111021003公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日专利技术者刘丽钧, 周英钢, 李坤, 王善辉, 陈冠男, 颜华 申请人:沈阳工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种仓储粮食温度分布声学监测法，其特征在于：该方法由以下步骤构成：步骤（１）、在被测区域周围布置声波发射／接收器：将Ｎ（Ｎ）＝２０）个声波发射／收发器设置在横截面为矩形或正方形的被测区域的周围，围合成一长方体或正方体，长方体或正方体的每个顶点上设置一个声波发射／收发器，每条棱边上至少均匀设置３个声波发射／收发器，即每条棱边上相邻两个声波发射／接收器的间距相等；任一声波发射／接收器所发出的声波，通过粮食颗粒间隙中的空气通道，可被包括自身在内的所有的声波发射／接收器接收；步骤（２）、测量声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间：在一个检测周期内顺序启闭各声波发射／接收器，第ｉ（ｉ依次为１，２，…，Ｎ）个声波发射／接收器发射声波时，其余Ｎ－１个声波发射／接收器均不发射声波，包括ｉ在内的所有Ｎ个声波发射／接收器均接收此声波并转换为电信号，这些电信号经信号调理器和数据采集卡后进入计算机；任意两个声波发射／接收器，只要它们不位于同一条棱边上，即可形成一条有效的声波传播路径，用结合小波抑噪的互相关时延估计法，测量出声波在粮食中沿各有效传播路径的传播时间；结合小波抑噪的互相关时延估计法可以表示为： ，其中ｆｉ（ｋ）、ｆｊ（ｋ）分别表示小波抑噪后的第ｉ、ｊ个声波发射／接收器输出的电信号，Ｒ（ｎ）为它们的互相关函数，Ｎ为采样点数，可根据所需要的测量精度设定，若ｎ＝Ｄ时Ｒ（ｎ）取得最大值，则Ｄ就是声波在ｉ、ｊ声波发射／接收器所构成的传播路径上的传播时间；步骤（３）、确定粮食中声速与温度的关系：声波在粮食中是通过粮食颗粒孔隙中的气体传播的，粮食中声速ｃ与粮食温度Ｔ的关系： （１）其中ｚ为气体组成成分决定的常数，对空气而言，其值为２０．０４５，ｔ为粮食孔隙影响因子，与声波频率、气体的热力学参数，粮食颗粒的平均间隙有关，当粮食颗粒间所含气体及声波传播时间测量系统所采用的声波频率确定后，ｔ主要取决于粮食颗粒间的平均间隙；堆粮中粮食深度较浅时，在粮食自重的作用下，粮食颗粒间的平均间隙随粮食深度的增加而减小，但当粮食深度超过０．５ｍ时，粮食颗粒间的平均间隙不再随粮食深度变化而变化，ｔ可视为定值，实际测量中ｔ值可事先标定；步骤（４）、重建三维粮食温度分布：将被测长方体或正方体区域均匀地划分成Ｍ（Ｍ３１０′１０′１０＝１０００）个空间网格，用（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）表示第ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）个空间网格中心点坐标，被测区域声速倒数的分布ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）用Ｍ个基函数的线性组合表示为： （２）其中ｑ为基函数的形状参数，ｅｍ为待定系数，则声波在第ｋ条有效传播路径上的传播时间为： （３）其中ｐｋ表示第ｋ条传播路径，ｄｓ表示声波路径的积分微元，Ｋ为有效声波路径数；定义：，，，则有ｔ＝ＡＸ；其中矢量Ｘ描述声速分布，ｔ为步骤（２）中得到的各有效传播路径上的声波传播时间，Ａ为重建矩阵，当声波发射／接收器位置和被测区域的网格划分确定后，矩阵Ａ便可计算获得；获得矩阵Ａ后，描述声速分布的向量Ｘ可表示为： （４）其中为矩阵Ａ的奇异值，且，ｕｊ和ｖｊ分别是矩阵Ａ的左、右奇异值向量，ｌ为正则化参数；获得描述声速分布的向量Ｘ后，利用步骤（３）中确定的粮食中声速与温度的关系式，可为Ｍ（）＝１０００）个空间网格各重建出一个温度值并赋予网格中心，再用插值运算的方法，获得整个被测区域的温度分布，实现粮食中三维温度场准确地、高空间分辨率监测。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：颜华，李坤，周英钢，刘丽钧，陈冠男，王善辉，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。