[發明專利]一種高時間分辨率的聲波頻分復用測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202110633432.6
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113381833A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 周賓;劉奇
• 申請（專利權）人: 南京迪泰達環境科技有限公司
• 主分類號: H04J11/00
• 分類號: H04J11/00
• 代理公司: 南京瑞華騰知識產權代理事務所(普通合伙) 32368
• 代理人: 李超

本發明提供一種高時間分辨率的聲波頻分復用測量方法及裝置，涉及聲學測量技術，包括根據多個揚聲器同時發射多個聲波信號，并根據多個傳聲器同時接收所述聲波信號；其中，所述揚聲器和所述傳聲器基于一個信道發射和接收所述聲波信號；根據帶通濾波器對不同波段所述聲波信號分離，同時獲取對應多個物理信道的聲波信號，利用聲波頻域上的并行測量來代替時間上的串行測量，使多路聲波信號共同使用一條物理信道，大幅提高了信道的利用率，縮短了系統的測量周期。

技術領域

本發明涉及聲學測量技術，尤其涉及一種高時間分辨率的聲波頻分復用測量方法及裝置。

背景技術

鍋爐是燃煤電廠三大主機設備之一，爐膛溫度和速度分布的實時、準確測量對保障鍋爐安全、提高燃燒效率和節能環保都至關重要。受煙氣堵塞，磨損，測量范圍局限性、響應速度慢和干擾流場等原因的影響，接觸式速度、溫度測量方法(皮托管、熱電偶、電阻溫度計)受到嚴重制約。一些非侵入性的方法如超聲波或者激光多普勒方法、可調諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)、粒子圖像測速技術(PIV)和靜電感應等有意義的技術研究方法被應用于測速領域以滿足實際需求。但是，對于鍋爐或其他大截面待測區域的測量，它們受到了光學錯位失準，粒子播種困難，現場應用成本高、難度大的制約。

在聲波層析成像系統的圖像重建中，需設置多個聲波收發器，從而產生多條聲波測量路徑。假設在一個測量周期內順序開啟和停止n個揚聲器及m個傳聲器。假如一個揚聲器發射聲波信號和m個傳聲器采集聲波信號的時間為τ，Δτ為兩次測量之間的固定間隔時間。則一個測量周期t內聲波信號被發射和采集的時間為：

由上式可知，在聲學測量過程中，測量周期與揚聲器和聲波路徑的數量成正比，系統測量周期主要受到揚聲器數目的制約。揚聲器數目越多，聲波測量路徑越多，則測量周期越長，測量的時間分辨率越低，犧牲了系統的時間分辨率，可能無法捕捉傳感區域的動態溫度和速度變化。為了實時捕捉溫度、速度的動態變化，需要降低飛渡時間(TOF)的測量時間和系統計算周期。

在保證相同聲學路徑的同時提高測量時間分辨率方面的研究幾乎是空白的，這一點，在提高聲波法層析成像系統的重建時間分辨率問題中，尤為重要。

發明內容

本發明實施例提供一種高時間分辨率的聲波頻分復用測量方法及裝置，利用聲波頻域上的并行測量來代替時間上的串行測量，使多路聲波信號共同使用一條物理信道，大幅提高了信道的利用率，縮短了系統的測量周期。

本發明實施例的第一方面，提供一種高時間分辨率的聲波頻分復用測量方法，包括：

根據多個揚聲器同時發射多個聲波信號，并根據多個傳聲器同時接收所述聲波信號；

其中，所述揚聲器和所述傳聲器基于一個信道發射和接收所述聲波信號；

根據帶通濾波器對不同波段所述聲波信號分離，同時獲取對應多個物理信道的聲波信號。

可選地，在第一方面的一種可能實現方式中，所述根據多個揚聲器同時發射多個聲波信號，并根據多個傳聲器同時接收所述聲波信號，包括：

根據多n個所述揚聲器同時發送n個不同頻段的所述聲波信號，并根據m個所述傳聲器對所有頻段的n個所述聲波信號同時接收。

可選地，在第一方面的一種可能實現方式中，若在一個測量周期內，同時啟停n個所述揚聲器及m個所述傳聲器，則在一個測量周期t內得到n×m條聲波路徑上的所有信號。

可選地，在第一方面的一種可能實現方式中，所述根據帶通濾波器對不同波段所述聲波信號分離，同時獲取對應多個物理信道的聲波信號，包括：

在獲取n個所述揚聲器發出的聲波信號后，根據所需頻段和所述帶通濾波器對所述聲波信號進行濾波分離，同時獲取對應多個物理信道的所述聲波信號。