基于三维变分的声学法三维温度场重建

在声学层析成像方法测量锅炉温度场的应用中,温度场重建算法的精度和速度起着重要作用。本文在分析基于像素分割的声学法温度场重建原理的基础上,将三维变分方法用于锅炉炉膛的三维温度场重建,将温度场重建的反问题求解归结为一个表征分析场与观测场和分析场与背景场偏差的二次泛函极小值问题。按照不同权重扩展目标函数,并采用共轭梯度法求解目标函数。分别对4种温度场模型实现了模拟重建,结果表明,基于三维变分的重建算法与最小二乘法和代数重建算法相比,重建精度高,并对测量噪声有很好的数值稳定性。     

融合动态演变信息的声学三维温度场重建

在声学层析成像方法测量锅炉温度场的应用中,温度场重建算法的精度和速度起着重要作用。建立了三维温度场声学重建的动态模型,提出了同时考虑声学测量信息和温度场动态演变信息的动态重建算法。建立了一个融合声学测量信息、温度场的空间约束及动态演化信息的目标函数,在光滑约束法的基础上构建了反映相邻空间像素位置关系的正则矩阵,采用Tikhonov正则化和优化相结合的方法求解目标函数。仿真模拟研究表明,与最小二乘、代数重建法和标准Tikhonov正则化算法等静态重建算法相比,融合动态演变信息的温度场重建算法的重建速度相仿,而重建精度有显著提高并对于测量数据误差具有更好的数值稳定性,为声学温度场重建提供了一种可行性极高的有效方法。     

循环代数迭代松驰法在全息层析术测量三维温度场中的应用

本文通过计算机模拟运算并结合温度场（折射率场）的先验知识。考查了用循环代数迭代松驰法重建三维温度场时不同视角范围、视角方向和松驰系数对重建精度的影响。得出了该算法的六个特点。作为实例，计算了二个截面火焰温度场分布。     

应用插值滤波反投影快速重建300MW电站锅炉准三维温度场

基于辐射传递模型和投影重建技术的图像法温度场测量为研究电站锅炉燃烧工况的变化，进行燃烧诊断提供了新的手段。针对现有温度场重建算法无法满足实时在线监测的要求，提出了基于二元矩形插值公式的滤波反投影重建算法，通过对火焰图像中获取的投影数据进行插值后滤波反投影得到三维辐射强度分布切片，校正后的比色法测温公式被用来计算断面内各点的温度值，最后通过OpenGL技术将各断面的温度显示在三维坐标中。该算法降低了温度场重建的时间复杂度，从现场300WM电站锅炉的实际测试，达到了现场在线监测的要求。     

基于声学CT重建炉膛二维温度场的仿真研究

为了实现炉内温度场的实时在线监测，阐述了基于级数展开法的二维温度场的声学CT重建原理。提出了基于代数重建法(ART)的重建算法，利用少量声学数据，分别对炉膛火焰分布的几种典型模型，单峰模型、双峰模型以及四角切圆模型，进行了仿真重建。给出了重建温度场的三维显示图和等温线图，并与模型温度场做了比较，进行了误差分析，表明该算法基本可以提供炉膛截面任意点定量的温度信息。在模拟测量数据中加入一定的随机噪声，研究了测量数据误差对于重建精度的影响，验证了该算法的抗干扰能力。     

三维炉膛温度场重建中病态矩阵方程的求解研究

在利用CCD摄像机所拍摄到的辐射能图像进行三维炉膛温度场重建过程中，会涉及到大型病态矩阵方程的求解问题，一般的求解方法得不到满意的结果。文中采用LSQR算法(least square QR-factorization)对三维温度场重建中的病态矩阵方程进行求解研究。结果表明，对于病态问题，LSQR算法具有较好的数值稳定性和抗测量误差能力强的优点，适于大型电站锅炉燃烧温度场特别是高温区的重建；且计算效率高，重建时间短，显示了其在温度场在线重建方面的潜力。     

基于遗传算法的炉膛温度场重建算法研究

在声学法锅炉温度场重建算法的原理基础上,提出一种遗传算重建温度场算法。在实验室条件下,对利用遗传算法温度场重建进行仿真研究,利用遗传算法对该网格进行插值、拟合,实现对待测温度场的重建,证实了遗传算法重建的优势。同时,应用遗传算法重建了声波在传输路径上具有弯曲效应的温度场。最后通过最大误差、最大相对误差、平均误差和均方根误差等评价指标得出遗传算法重建的温度场精度较高、重建速度较快的结论。与最小二乘法重建算法成像效果进行比较,仿真结果证明:利用遗传算法重建出的温度场具有更高的精度、更快的重建速度等特点。     

基于高斯函数与正则化法的复杂温度场图像重建算法研究

针对高斯函数温度场重建算法在复杂温度场图像重建中精度较低问题，提出一种基于高斯函数级数与正则化方法相结合的复杂温度场重建算法，通过在温度场重建中加入火焰先验信息，实现在较少测量数据下炉内复杂温度场的重建。仿真结果表明，该算法比高斯函数温度场重建算法具有较高精度和抗干扰能力，而重建速度相当，可望将该算法用于电站锅炉炉膛的二维温度场重建。     

基于具有明显测量误差的辐射图象的二维炉膛温度分布重建和快速特征识别研究

采用辐射图象处理进行二维炉膛温度分布重建是一个典型的逆问题。由一个数字代摄像装置 (CCD)镜头获取的信息重建温度场会使重建结果对误差过于敏感。本文采用4个CCD镜头来获取更多有效信息 ,将温度分布重建问题转化为一种线性规划求解问题。通过给定温度的范围来加强对问题的约束 ,并采用一种内点法算法建立了一种二维炉基金项目 :国家自然科学基金资助项目 ( 5960 60 0 7)膛温度分布重建和快速特征识别方法。对单峰和双峰温度分布的计算结果表明 ,此方法可以显著提高整个系统在辐射图象具有明显测量误差情况下的重建精度 ,满足实际应用的要求。该方法很容易推广到电站锅炉炉膛三维温度场重建及其它领域的应用中。     

光学厚度对大型炉膛三维温度场重建的影响分析

由于工业炉膛的大尺寸以及炉内介质的消光作用，从火焰图像中重建炉膛内三维温度场时，光学厚度是一个重要的影响因素。文中通过建立的辐射成像模型，根据CCD摄像机得到的火焰温度图像，用Tikhonov正则化方法重建炉膛三维温度分布。针对一台10m′10m′20m的大型炉膛，给出了不同的光学厚度下三维温度场的重建误差，并考虑测量误差、介质辐射参数分布、壁面辐射对炉内温度场重建的影响。结果表明：当光学厚度在1~15范围之内，炉内三维温度场的重建结果较好。     

改进的最大似然期望最大化超声CT重建方法

针对超声CT重建问题,提出了一种基于高斯分布的最大似然期望最大化方法,并采用非最小最优化的方法来设置迭代的初始值。由于高斯分布更加符合测得时间信息的分布规律,所以基于高斯分布的新算法比传统基于泊松分布的最大似然期望最大化算法更加精确。所采用的非最小最优化方法能够减少迭代次数,有利于提高重建质量和计算效率。为了检验新算法,对三维温度场进行了仿真重建实验,结果表明,改进后的最大似然期望最大化算法具有更小的平均误差,能够得到更精确的重建图像。     

红外测温技术在炉膛温度场检测中的应用

为了实现电站锅炉炉膛温度场在线监测,基于红外测温的基本原理建立了炉膛温度场重建的数学模型;采用LSQR(Least Squares QR-Decomposition)算法求解温度场重建模型,对炉膛火焰分布的单峰模型和双峰模型进行了仿真重建,针对两种不同的温度场模型均能得到精度较高的温度场分布图;采用红外测温技术在国内某300 MW机组锅炉上进行了测温试验,重建了炉膛某截面温度场,试验结果准确反映了炉膛温度场的分布状况。仿真和试验结果表明:红外测温技术可以用于重建二维平面温度场,实现炉膛温度场实时在线监测。     

运用逐次逼近的方法由火焰图像重建温度场初探

在运用图像处理的方法测量火焰温度场的研究中 ,如何从二维的累积温度场中分离出包含每个断面温度分布的三维温度场是一个关键问题。该文提出了一种利用逐次逼近方法来重建三维温度场的思路。根据辐射传递方程 ,在两个相互垂直的方向上分别获取火焰图像 ,利用逐次逼近方法求出方程组的解 ,即可求出火焰的三维温度场。图 8参 6     

运用逐次逼近的方法由火争图像重建温度场初探

在运用图像处理的方法测量火争温度场的研究中,如何从二维的累积温度场中分离出包含每个断面温度分布的三维温度场是一个关键问题,该文提出了一种利用逐次逼近方法来重建三维温度场的思路,根据辐射传递方程,在两个相互垂直的方向上分别获取火争图像,利用逐次逼近方法求出方程组的解,即可求出火焰的三维温度场。     

基于浓度修正的炉膛温度场及速度场声学重建

对声学法同时重建锅炉炉膛二维温度场及速度场进行了理论和实验研究。基于炉膛内烟气浓度分布的先验信息,提出了一种温度场声学重建的修正方法,并选取2个工况,对温度场和速度场的同时重建进行了数值模拟。模拟结果表明,修正后的算法可以有效减小重建误差,得到比较精确的重建结果。同时,提出了一种获取声波相位差的高精度测量方法,开发了可用于声学重建的双声波频率测量系统,实测结果也证明了该方法的正确性及精确性。     

应用背景纹影技术的温度场测量

为了重建温度场,通过试验获得存在温度场梯度分布的背景斑点图像和不存在温度场梯度分布的背景斑点图像,然后使用粒子图像处理软件对2幅图像进行互相关分析,求取背景粒子偏移量,即获得光线通过温度场以后在相机上的投影偏折角。将获取的任意切面偏折角数据进行迭代重建,求取这一切面的折射率分布,最后根据盖斯公式和气体状态方程进行求解,获得任意切面的温度场分布,将重建结果和谱线反转法测定的温度场进行比较,温度场分布符合实际情况。试验条件较为简单,迭代重建算法也极为成熟,具有广泛应用前景。     

超声波CT温度场重建算法研究综述

为了深入研究超声波CT温度场重建算法,总结了已有的研究成果,归纳了这一领域内的主流算法,并对现有的8种算法进行了MATLAB仿真实验。实验结果表明,使用ramp滤波器的滤波反投影算法重建精度较低,均方根误差超过38%;基于矩阵方程的重建算法效率较高,但是一般需要有较多的超声波路径;迭代算法对路径要求低,重建结果较好。由于超声波传播的复杂性和应用条件的多样性,超声CT重建算法仍然有很大的发展空间和研究价值,同时测量温度和风速的超声CT算法将是未来的发展趋势。     

发电机暂态三维温度场的计算

本文叙述用等值热回路法计算发电机暂态三维温度场,包括计算公式的推导,算法及其收敛性,汽轮发电机转子在过电流和突加额定转子电流下的计算实例。     

声学锅炉二维温度分布测量方法及仿真分析

介绍了声学锅炉二维温度分布测量方法的基本原理。论述了一种利用信号互相关分析方法计算声波在锅炉内的传播时间,在此基础上利用最小二乘算法重建炉膛断面温度场,进行了温度场重建仿真。对声学法锅炉二维温度分布测量技术存在的一些问题进行了分析和讨论。     

基于稳健3D-SKR的序列图像超分辨率重建

考虑目前无需亚像素精度配准的三维导向核回归(3D-SKR)超分辨率重建算法对图像中的离群点高度敏感的问题,引入了稳健估计中的Huber函数,并结合中值滤波,提出了一种稳健的三维导向核回归超分辨率重建算法。该算法将图像中残差大于Huber尺度参数的点视为离群点,利用三维中值滤波对其进行隐藏,然后再使用Huber函数进行超分辨率重建。实验证明,该算法在保持了原有算法的良好特性的基础上,有效地消除了离群点对重建结果的影响。