声波测温技术应用研究

声波测温技术应用研究

付明，于增强，李晓

中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州 (221008)

E-mail ：fuming330@https://www.wendangku.net/doc/de3330286.html,

摘 要：本文主要介绍了声波测温技术的基本原理，基于互相关函数法的声波飞渡时间的测量，以及目前声波测温的应用，文中给出了系统的软硬件设计与实现过程，并给出了系统的硬件图和软件流程图，该系统通过试验验证能对声波飞行时间较好的测量，而且比较稳定，并给出数据结果测量系统的误差因素分析，该系统表明声波测温技术可越来越多的应用到其他领域。

关键词：声波测温；互相关函数；声波飞渡时间

1. 引言

基于目前声波应用于锅炉的测温技术，比起传统的测温技术，这种方法更能用于目前的多种环境中，这是新的一种非接触式的测温方法，这种方法能适应于多尘，高温，低温等恶劣的环境下，并且能够测的比较准确的温度数据和进行实施监测和控制。

温度的检测不仅对于工业燃烧的加热炉温度场的测量有着重要的意义，在其他高温环境下的测量更是有着更广阔的应用领域，以往采取的高温热电偶的方法对燃烧或烟气以及其他高温环境的测量，由于受元件材料高温性能的限制和影响，只能做短时间的测量，无法实现在线的监测，采用其他多种系统方法的测量，仍不能实施的，全面的精确的测的高温环境下的温度数据，随着电子技术和计算机技术的高速发展，声波测温技术越来越体现出了它的优越性，不断的用于工业锅炉温度的测量和炉膛的温度场重建以及在线监测当中。本文主要介绍声波的测温理论依据，及其在高温环境中温度测量的应用研究。

2. 声波测温的原理

由热力学中声波运动方程和气体状态方程可知，声波在介质中的传播速度与介质温度有一定的关系，具体可用以下公式近似描述，

1

2K R

C T M ???=?=????

， （1） 其中，C—声波在介质中的传播速度，m s ；R—气体常数，J mol k ?；K—气体的绝热指数；M—气体的分子量，kg mol ；T—气体温度，k ；Z—对特定的气体为一常数。

对于给定的气体混合物，

（2） 为一常数，所以声波在气体中的传播速度，取决于气体的温度。以此可测得环境中的温度。在现实实验中，在待测温环境中分别安装一个声波发射器和声波接受器，我们可以通过先测的发射器和接受器之间的距离l ，则如果能得到声波在这之间的飞渡时间t ，即可得到声波在

环境中的传播速度c=l t ，进而由C =[1]。

3. 声波测温技术的关键

应用声波测温时，如何准确测得声波发射器所发出信号与接收器所接收信号之间的时间延迟是关键的问题，通过信号的互相关函数的计算方法来处理是目前比较有效的方法，通过信号采集的方法，对声波发射装置发出的信号和接收装置接收到的信号进行采集，将得到的样点利用基于快速傅立叶变换的互相关函数法，通过计算得到互相关函数的峰值可以得到声波发射信号与接收信号之间的延迟。

4. 测量系统的构成

本系统主要由声波信号发生器，声波信号接收器，单片机以及模数转换器等组成。

4.1 硬件设计

系统的硬件设计如图1所示，由声波发射器发出信号，声波接收器接收信号，通过模数转换通道接口对发射信号和接收信号进行数据采集，把采集到的数据经模数转换后放到数据存储器中，通过互相关处理得到声波在发射器与接收器之间的飞渡时间。图中是扩展的数据存储器2732和模数转换器ADC0808与单片机的引脚连接图[3]。

图1（a） 2732与单片机接口电路

图1（b）信号的数据采集电路

4.2 软件设计

系统的软件设计主要是通过对51单片机进行编程，进行数据的采集和存储计算，通过设置和修改参数，进行不同的采集，存储和计算。通过采用延时100us 的方法设置模数通道的采样频率，分别对发射和接收信号的两通道进行采样，因为ADC0808的转换时间即为100us ，先对发射信号进行采样，然后利用延时定时时间到的方法再对接收装置信号进行采样，依次这样对数据进行循环采样，直到达到所需要的点数。

接着对采集得到的随机信号进行互相关函数分析，假设采集得到的发射端信号和接收端信号分别为x （t ）和y （t ），则其互相关函数为

1

1()()[()]n xy t x tT y t i T n R τ?==+∑，（i=0，1，2，…，m 。m 〈n ）， （3） 其中，x(tT)为采样声波发射信号所得到的函数，y(tT)为采样声波接收信号所得到的函数，T 为采样周期，n 为采样的样本点数，m 为需要计算的互相关函数的点数，按照（3）式得出最大值时的采样点数n ，因为采样周期T=1/f ，f 为采样频率，这时就可得出声波在路径上的飞渡时间t=nT.进而可得到声波在空气中的传播速度，利用声波测温的原理公式，即可得出空气中的温度，其中软件的设计流程图如图2所示[5]。

图2 系统的软件流程图

5. 试验结果与分析

5.1 试验及结果

利用上述系统测量装置对声波在发射器与接收器之间路径飞渡时间进行了试验验证，其测量基本过程如下：利用声波发射器工作发出声波，在声波的飞渡路径上，距离发射器为L 的位置安装声波接收器，声波接收器接收从发射器发来的声波，并把它转换为模拟信号，通过A/D 转换器转换为数字信号并送存储器存储，经单片机系统软件对所得数据进行分析，

处理，求出声波发射信号与接收信号的互相关函数的峰值，则该峰值所对应的对声波信号的采样点数与先前设置的采样周期的乘积，即为声波在该传播路径上的飞渡时间[2]。

假定声波发射器发出的波为正弦波，频率假设为30KHZ ，波形如图3（a ）所示，由于接收端的波到达接收点以后会有一定的衰减，同时也会受到一定的噪声干扰，所以接收端接收到的信号通常是比较模糊的，所以通常也是比较关心的，接收端接收到的声波波形如图3（b ）所示，通过互相关函数的计算得到互相关函数图形如图4所示，由图可看出峰值与采样点的关系。

我们按照先前设计的周期对声波发射和接收信号同时进行采样，设置采样点数为2000，经过A/D 转换和互相关函数计算，得出互相关函数取得峰值时的采样点数在391~407之间波动，取几次的平均值大约在400点左右，按照采样周期为100us ，则可得声波在飞渡路径上的时间延迟大约为

()max 4140010.0399110

10010

xy n t s ??==≈× ， （4）

图3（a ） 声波发射端信号 图3（b ） 声波接收端信号 5.2 结果分析

我们知道采样点数过少会影响测量结果，我们适当增加采样点数观察测量的结果如何，虽然这不利于测量系统的测量速度，在试验过程中我们发现当我们把采样点数设置为500，1000，2000，3000，5000等的情况下，测量的时间结果大约仍为0.0399s ，只不过在这过程中，测量点多的情况下，数据的波动越小，但当采样点数达到一定的数量时，测量结果基本不在变化，因此，为了能准确又能快速测的环境中的温度数据，我们应选取一个合适的采样点数。当然，在测量过程中系统的A/D 转 换和周围如果有噪声干扰声波接收器，也会引起声波测量结果准确性。从理论和试验总的来说，测量结果还是比较准确，在误差允许的范围内，并且系统操作简单[6]。

图4 信号的互相关函数

6. 测温系统及检测中的误差分析

在测量高温环境的应用中，为了能得到温度场的重建精度，需要适当的增加声波传感器的数量，以此增加声波的传播路径来取得测量的平均值有利于得出较精确的温度数据，但可能也会以此影响系统的测量速度。考虑到受高温和环境中介质杂质等影响，声波的传播可能会产生弯曲效应，在我们的测量系统中，是按直线传播路路径来计算的，为尽量的减小测量误差，应采取适当的补偿措施。此外，在我们的测量系统中，声波接收器应能识别出发射器发出的波，以免收杂质波的影响，产生错误的测量结果，所以应加强系统的抗干扰能力，尽可能的减小系统的测量误差，得到准确的温度数据[4]。

7. 结束语

由于声波法温度测量技术具有测量精度高，并且是非接触测量，所以具有测量范围广的优点，可以对目前多种方法无法测量的高温实施在线监测和检测，对测量空间温度场的重建具有重要价值，但问题依然存在，测量系统的误差是不可避免的，声波信号在飞渡路径上的衰减，路径中烟气的流动是声波的传播并不是直线，以及空气中杂质微粒的影响等等，不过随着电子技术的发展和目前声波测温法用于工业炉内的检测应用，这些问题将被发现并进行以最新的技术进行改进，声波测温技术将在以后有着更广阔的应用前景，比如矿井中的温度检测等等，测量煤矿表面的温度，对煤矿内瓦斯进行实施监测，以及更精确的对工业炉内炉温的温度场构建，声波测温法将在以后越来越多的应用到多种场合，更精确的测的其他方法目前无法得到的结果。在工业应用的领域也将会越来越广。

参考文献

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The Research Of Acoustic Pyrometry Using

Fu Ming，Yu Zengqiang，Li Xiao

School Of Information Electrical Engineering，CUMT，Xuzhou，Jiangsu (221008)

Abstract

In this paper the principle of acoustic pyrometry and the measurement of acoustic waves flight time based on cross-correlation is introduced. Also involve the using of acoustic pyrometry at present. The design and realization of this system is presented in the paper, and the chart of system design are given out..The experiment result indicates the system is stable and can satisfy the requirement of acoustic wave flight time measurement. The analysis of system of result and erroneous factor are explained. Acoustic pyrometry can be used in more and more fields.

Keywards：acoustic pyrometry，cross-correlation，flight time

作者简介：

付明，男，1985年生，中国矿业大学检测技术与自动化装置专业在读硕士研究生，主要研究方向是声波测温技术；

于增强，男，1983年生，中国矿业大学检测技术与自动化装置专业在读硕士研究生；

李晓，男，1983年生，中国矿业大学检测技术与自动化装置专业在读硕士研究生。

1000MW超超临界锅炉声波测温技术的特点及应用_宁海电厂

第33卷第3期华电技术Vol．33No．3 2011年3月Huadian Technology Mar．2011 1000MW 超超临界锅炉声波测温技术 的特点及应用 陈钦，杨权，舒茂龙 (浙江国华浙能发电有限公司，浙江宁波315612) 摘 要:炉膛内部温度是控制炉内燃烧过程的一个关键参数。介绍了声波测温系统的工作原理和基本特点，分析了其首 次在国内1000MW 超超临界锅炉的应用情况及常见问题，可为该项技术在其他超超临界机组上的应用提供参考。关键词:声波测温;超超临界锅炉;应用中图分类号:TK 229．2 文献标志码:B 文章编号:1674－1951(2011)03－0005－03 收稿日期:2010－10－27;修回日期:2010－11－15 0引言 火力发电厂锅炉燃烧优化是火电厂安全、节能和减排的关键所在。越来越多的大型机组采用了燃烧改造技术(如低氮燃烧器、 过燃空气喷射器、浓淡分离技术等)，以保证机组经济、安全、稳定运行，减少NO x 的产生，达到环保要求。但长期以来，没有一种可靠和准确的测量炉膛温度(场)的手段，使优化燃烧失去直接监控和判别的依据。温度是描述热力过程的重要基本参数之一，是涉及电厂安全、控制和效率的重要因素。对电站锅炉内部温度场进行监视和控制，可防止炉膛出口温度过高导致过热器结焦和管壁超温;矫正燃烧不均衡，及时发现和调整两侧烟温、汽温的偏差;优化风煤比，提高燃烧效率，防止锅炉局部过热;减少NO x 排放，控制灰的特性，改善整体效率。 1炉膛测温技术 炉膛内部燃烧检测对于机组的安全性和经济性有着十分重要的作用。传统的炉膛温度测量装置主要有接触式(伸缩式温度计)和非接触式2类，而非接触式测量装置常见的有辐射式温度计和光谱图像检测系统。但这些技术由于技术不成熟或成本等原因，妨碍了系统对热传递与燃烧效率的精确控制，在实际应用中难以推广。 声波测温技术为大型、高噪声锅炉提供了可靠的炉膛烟气温度测量。早在20世纪80年代，美国和英国专家就对声波测量炉膛烟气温度技术进行了研究。目前，美国Enertechnix 公司推出的PyroMetrix 声波测温系统成功解决了工程应用方面的一系列难点，已经广 泛应用于美国、印度和韩国等多个国家的电厂。 国华宁海电厂二期2?1000MW 机组采用的是上海锅炉厂有限公司引进Alstom-Power 公司Boiler Gmbh 技术生产的SG3091/27．56－M54X 型超超临界参数变压运行螺旋管圈直流锅炉，单炉膛单切圆燃 烧、 全悬吊结构、塔式布置。在国内，宁海电厂率先在1000MW 超超临界塔式炉上使用炉膛声波测温技术并成功应用，这对该项技术在大容量、高参数机组特别是1000MW 机组上的推广使用具有重要意义。 2 声波测温技术及系统构成 2．1 声波测温技术原理 声波测温是一种基于声速和声音传播介质密度 之间关系的非接触测量方法。声速随着传播介质温度的变化而变化，声速的改变可以直接提供介质温度的测量结果 ［1］ (图1为声波测温系统的原理图)， 这种关系是基于理想气体定律 p =ρRT ， 式中:p 为压力;ρ为密度;R 为通用气体常数;T 为温度 。 图1 声波测温系统原理图 在上述关系中，声速和定压定容比有下列关系

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这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。 本设计的要求是采用“PT100”热电阻，测温范围是-200~+600℃，精度0.5%，具体的型号选为WZP型铂电阻。 AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 LCD显示器 液晶显示器是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT 显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光，所以它做到了真正的完全平面。

基于AT89C51单片机的测温系统

引言 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感器DS18B20的数据采集过程，并介绍了利用C语言编程对DS18B20的访问，该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量。数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LED数码管实现温度值显示。 .

一、设计要求 通过基于MCS-51系列单片机AT89C51和DS18B20温度传感器检测温度，熟悉芯片的使用，温度传感器的功能，数码显示管的使用，C语言的设计；并且把我们这一年所学的数字和模拟电子技术、检测技术、单片机应用等知识，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的选定等这一完整的实验过程，培养了学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，为毕业设计和以后工作打下一个良好的基础。 以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字温度计，采用数字温度传感器DS18B20为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.5摄氏度。温度显示采用3位LED数码管显示，两位整数，一位小数。具有键盘输入上下限功能，超过上下限温度时，进行声音报警。 二、基本原理 原理简述：数字温度传感器DS1820把温度信息转换为数字格式；通过“1－线协议”，单片机获取指定传感器的数字温度信息，并显示到显示设备上。通过键盘，单片机可根据程序指令实现更灵活的功能，如单点检测、轮转检测、越数字温度传感器的温度检测及显示的系统原理图如图DS1820限检测等。基于 图 2.1 基于DS1820的温度检测系统框图 三：主要器件介绍（时序图及各命令序列，温度如何计算等） 系统总体设计框图 由于DS18B20数字温度传感器具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠，所以在该设计中采用DS18B20数字温度传感器测量温度。 测温电路设计总体设计框图如图所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，显示采用4位LED数码管，报警采用蜂鸣器、LED灯实现，键盘用来设定报警上下限温度。 .. . 测温电路设计总体设计框图图3.11.控制模块 AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含有8kb的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公

基于多元回归分析方法的财政收入影响因素分析

基于多元回归分析方法的财政收入影响因素分析 一、问题提出及背景分析 近年来，随着国家的财政收入保持高速增长的姿态。财政作为一个经济范畴，是一种以国家为主体的经济行为，是政府集中一部分国民收入用于满足公共需要的收支活动，以达到优化资源配置、公平分配及稳定和发展经济的目标，主要有资源配置、收入分配和稳定经济发展等职能。国家或地区政府为社会经济活动提供公益服务与公共物品的种类和范围，很大程度上取决于国家或地区财政收入的状况。所以，研究一国或地区的财政收入增长因素就显得尤为必要，这有助于政府认清现状，作出合理的决策。 目前，财政输入的主要影响因素主要有各项税收、经济活动和国内生产总值等，因此，文章是通过前人学者的基础之上，从国家统计局获取相关数据，采用多元线性回归分析方法对其进行分析。 二、数据获取 为探究国家财政收入的影响因素，从中国国家统计局（2014中国统计年鉴）中获得1978-2013年国家财政收入及各个影响因素的数据并采用多元回归分析法利用 7.2 Eviews对其进行分析，具体数据见表1： 表1 1979-2013年财政收入及各项影响因素数据（单位：亿元） 年份 财政收入 （Y） 各项税收 （ 1 X） 经济活动 （ 2 X） 国内生产总值 （ 3 X） 197 8 1132.26519.28406823645.2 197 9 1146.38537.82415924062.6 198 1159.93571.70429034545.6 198 1 1175.79629.89441654889.5 198 2 1212.33700.024********.5 198 3 1366.95775.59467075985.6 198 4 1642.86947.35484337243.8 198 5 2004.822040.79501129040.7 198 6 2122.012090.735154610274.4 198 7 2199.352140.365306012050.6 198 8 2357.242390.475463015036.8

火焰温度测量

火焰温度测量方法分析 聂伟（学号：SA14168089） 1.引言 众所周知，火焰温度很高，一般很难直接精确测量。但由于火焰温度是燃烧过程中的重要热力参数之一。因此，对火焰温度测试技术的研究具有非常大的意义，当前，国家正大力改善自然环境，尤其是招手治理空气污染，在汽车工业方面提出降低汽车尾气排放，鼓励开发设计高效新型低污染发动机，在煤电产业中提出要提高电站煤炭燃烧的效率，这都与火焰温度测量密不可分。在高音时飞行器的研发过程中，要求其发动机有足够的功率，而发动机的功率可由发动机火焰温度来间接说明，以及发动机等部分的材料选取都在一定程度上受到火焰温度的限制，所以火焰温度测量不论是在国民生产中，还是在国防建设中都具有重要的作用]1[。 2.火焰温度的分类 根据火焰辐射光谱的不同特点，火焰光谱可分为发光火焰和透明光谱，发光火焰辐射连续光谱，辐射光波长范围在0- ，在可见光频带内有辐射；透明火焰辐射带状或线状光谱，范围多在红外区段。而根据火焰结构的不同，火焰可分为预混火焰和扩散火焰，预混火焰的特点是：气态的燃烧剂和氧化剂在进入火焰反应区前已经混合均匀。由于其传播速度受化学反应和流动力学过程的控制，预混火焰又分为湍流和层流预混火焰两种类型；扩散火焰的特点是：气态的燃烧剂和氧化剂在进入火焰反应区前处于分离状态，在进入反应区后经混合后再燃烧。 3.火焰温度的测量方法 火焰温度的测量方法根据火焰的不同类型有不同的方法，在实际应用中主要有接触式测温额非接触式测温方法，接触式测温法包括热电偶测温和光纤测温，非接触式测温包括成像法、激光光谱法、辐射法和声波法。如图1所示]2[： 1

3.1接触式测温 接触式测温]2[，具有代表性的就是热电偶测温。热电偶由不同材料的金属合金导体构成，当导体两端存在温度差异时，会产生电势差，而此电势与导体两端的温度差呈数关系。当热电偶的热端与被测对象达到热平衡，另一端处于恒定已知温度时，就可以通过电势差推算出被测对象的温度。微型热电偶测温分为嵌入热电偶法和表面拉紧热电偶法。利于热电偶测温具有结构简单，测量可靠的优点。但是，热电偶用于火焰温度的测量存在着以下缺点：需要直接接触被测火焰，现在采用的热电偶一般为铂铑—铂或钨铼—钨热电偶，一般来说只能测低压（<=2.85Mpa）下的温度分布。而且，浸没在火焰中的热电偶头容易被吹断；金属热电偶丝耐高温有限度，难以寻求到高熔点的材料满足高温火焰的测量；动态特性差，响应速度慢；动温补偿困难，测得的只是偶头周围火焰气体的滞止温度；由于处于火焰之中，需经受各种恶劣条件，如氧化、还原、烧蚀等考验；当被测火焰很小时，热偶头与燃烧区相比显得太大，较大的破坏了温度的原始分布，热偶头会干扰化学反应，甚至参与到反应当中，引起较大的误差；热电偶测温属于点测温，无法获得瞬时温度场分布；缺乏有效的标定温度源。 接触式测温中还包括光纤测温法，其主要是利用不同材料的光导纤维具有的不同的光传输特性来测量被测对象温度。虽然其不存在参与火焰化学反应的问题，但是仍存在同热电偶一样的其它问题。高温火焰中燃烧产物发生电离，形成稠密不均电离的离子体射流，当外加电场时，等离子体中的离子和电子定向运动产生电流。等离子体法就是根

智能鱼缸控制系统研究背景现状与发展趋势

智能鱼缸控制系统研究背景现状与发展趋势 1 研究背景 (1) 2 国内外研究现状及发展趋势 (2) 1 研究背景 随着我国经济的发展和人民生活水平的大幅度提高，人们的消费观念变化很大，消费档次与水平都在提高，人们的生活品味越来越高，环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视，与之相关的休闲、居家装饰等行业相应的日显蓬勃发展之势。人们开始渴望那大自然的宁静与和谐，而一个生机盎然、苍翠欲滴的鱼草水族箱不但可以给人带来无比宽松舒适的美感，更能调节居住环境，让人们感受那久违的大自然，让大自然的美景在自己的身边长存。水族行业正是在这种需求下应运而生的。 “鱼缸”又称为“水族箱”，“水族箱”一词起源于英国，沿用至今已超过了150年。当时的定义仅仅是一个养动植物的水容器，而随着科技水平的不断进步，以及人们养殖观赏鱼和种植水草的水平的不断提高，水族箱不仅被认为是一个养动植物的容器，而且被认为是自然域的一个缩影，是一相对完备的生态系统。在早期，水族箱多用于展览馆、公园等大众化的场所供大家观赏，随着生活水平的提高，科技和水族养殖业的快速发展。水族箱已成为普通家庭的室内装饰。近年来，这种以水草、金鱼为主的水族箱被称作“水中微缩的鱼草园林”，深受人们的喜爱，但由于人们缺乏养护的技艺或者是由于时间原因不能及时进行养护，往往“好景不长”，最后的结局多是“草桔鱼亡”。 在家居环境或是休闲娱乐场所都有各种各样的鱼缸，而保持一个适宜鱼类生活的环境是一件非常耗精力的工作。针对鱼类生活环境的净化和改善的设备有很多，目前市场上常用的鱼缸控制系统有：水温控制、充氧控制、过滤控制等相关系统。但是由于产品繁多，功能不统一，而且大多是非智能化的、单一的恒温控制、充氧或照明系统。如果仅仅是把多个单独的设备组成一套多功能的鱼缸控制系统，需要投入的费用较大，同时多个单一器件机械化的组装之后，也存在一定的资源浪费。这样不仅增加了成本，重复投资，影响美观，而且功能使用不灵活、不方便，整体性能也无法得到提升。 因此，根据当前市场的需求，以鱼缸中的水温、溶氧量、光照等的控制为研究对象，形成一套集多个功能为一体的控制系统。该设计不仅解决了人们在日常生活中对鱼缸的维护问题，还对利用高新技术改造原有的普通家居的发展有一定的实际意义和研究价值。

基于智能传感器的分布式现代测温系统

现代测试技术大作业 题目：基于智能传感器的分布式现代测温系统姓名：俞晓星 学院：机电工程学院 专业：测控技术与仪器 班级： 学号： 指导教师：顾小军 教务处制 2011年12月20 日

目录 摘要 (3) 引言 (3) 一、背景及研究意义 (4) 1.1温度传感器的发展状况 (4) 1.2智能传感器的实现途径 (5) 1.2.1 软件化 (5) 1.2.2集成化 (5) 1.2.3 采用新的检测原理和结构实现信息处理的智能化 (5) 1.2.4 网络化 (6) 1.2.5 多传感器信息融合技术 (6) 1.3智能温度传感器的应用背景介绍 (6) 1.4选题背景和研究意义 (7) 二、方案设计与论证 (8) 2.1系统工作原理 (8) 2.11分布式温度采集系统 (8) 2.12无线发送/接收系统 (9) 2.13 上位机系统 (9) 2.2 系统软件设计 (10) 2.3 测试结果及结论 (11) 2.4 结论 (12) 参考文献 (12)

基于智能传感器的分布式现代测温系统 基于智能传感器的分布式现代测温系统 嘉兴学院俞晓星 摘要 分布式测量与控制系统正在从基于现场总线技术的软硬件平台,转向支持开 放的、标准化的技术解决方案。应用无线通信技术、Internet技术和标准智能传感器接口的测控系统可望形成下一代分布式测控系统的雏形。本文对应用无线通信技术、Internet技术和IEEE1451系列标准的分布式测控系统的设计与实现进行了深入系统的研究,并初步建立了一个分布式测控原型系统并简要介绍了该系统的工作原理及设计思想即通过各个不同的传感器终端节点监测温度的高低。在设计的监控系统中,基于LabWindows/CVI及VC环境开发了现代温度监测系统的演示软件,通过软件编程发送到上位机（PC机），并在PC机上用VB界面远程控制和显示测的温度值。该系统结构简单，抗干扰能力强，稳定可靠，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，可应用于仓库测温、楼宇空调控和生产过程监控等领域。较好的实现了传感器节点的系统集成及温度值的远程监控。与此同时本文对智能化测温系统的设计理念、系统结构、系统组装调试过程中所需注意的问题进行了较为详细的阐述。 【关键词】：温度传感器现场总线分布式单片机 前言 自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 温度是环境监测的重要参数,在一些特定的场合常常需要对温度进行监测。如高压蒸汽管道温度的监测,这些监测对企业的生产至关重要。但很多温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。为了能精确反应温度的空间分布情况,需要解决多点分布测量问题。已有资料表明利用数字化测温器件获取温度,可以克服传统分布式测温系统的一些缺点,如传输距离、放大电路产生的误差等。本文在此基础上采用智能温度传感器DSl8B20,设计一种应用于现代企业的分布式智能温度测量系统。设计DSl8B20与单片机之间通过IIC总线通信并实现PC机与单

关于炉膛烟气温度探针与声波测温系统的思考

关于炉膛烟气温度探针与声波测温系统的思考 作者：侯子良 摘要：上世纪七十年代引进平圩、石横技术后，锅炉一直配供温度探针作为测量烟温手段。当前，PyroMetrix炉膛烟气声波测温系统已在国内取得成功应用经验，启动时可取代温度探针（两者差10-20°C），并可在锅炉全负荷范围内长期工作。 一、锅炉炉膛出口烟气测温的重要性 长期来,火电厂锅炉没有一种可靠、准确，并能从启动开始，全负范围内监控炉膛出口烟温的系统，以致造成炉膛出口结焦和严重掉渣事故；火焰偏斜，水冷壁一侧磨损、结焦，以及左右两侧汽温偏差大、管壁超温等事故；此外，由于长期没有反映燃烧的关键参数-炉膛烟温，使优化燃烧失去直接监控和判别的依据。文献1列出了国内火电厂部分实际事故案例，说明炉膛出口烟温测量的重要性，应引起关注。 二、 PyroMetrix炉膛声波测温系统 美国PyroMetrix炉膛声波测温系统基本原理是基于下列公式： T=1/rR C2 式中：T -绝对温度 R -气体常数 r -定压定容下比热之比 C -声速 炉膛声波测温系统基本原理图 PyroMetrix炉膛声波测温系统核心专利技术是声波强度高（>170dB）和声波前沿陡峭（<50μs）的声波发生器，它能确保在大型锅炉的大尺寸炉膛上测量精度达到±1%，技术处于世界领先，并因此成为被美国能源部首肯并下达任务用于比发电锅炉更难测量的IGCC二段式加压汽化炉内烟温测量的公司。 PyroMetrix声波测温系统在国际上已有大量应用业绩，国内也已在国华宁海电厂（1000MW）和华能大连电厂（350MW）锅炉上成功应用，其中宁海电厂运行已一年，运行（参见运行曲线）证明： 1）声波测温系统与温度探针间相差10-20°C，但温度探针在投煤粉1小时后烟温达到539°C时被迫退出，失去继续监视炉膛出口烟温的作用。 2）声波测温系统能在启动、停止和负荷变化全过程中投运，继续监视炉膛出口烟温；显示的各层和各区域温度均

智能家居控制系统的研究与分析

智能家居控制系统的研究与分析 摘要：智能家居可以定义为某个目标或系统。利用先进的计算机，网络通信， 自动控制等技术，与家庭生活相关的各种应用子系统有机地结合在一起，通过综 合管理使家庭生活更加舒适，安全，有效，节能。智能家居相较于普通家庭，除 了具备传统的生活要求功能，同时还提供舒适，安全，节能，高度人性化的生活 空间，将一套被动和静态的家用设备转变为具有“智慧”的工具。提供全方位的信 息交流功能，帮助家庭和外界保持信息交流，优化人们的生活方式，帮助人们有 效安排时间，提高家庭生活安全性，并为家庭节省能源费用等。 关键词：智能家居；综合管理；舒适 前言 由于智能家居的智能化系统需要保证 24 小时运行，因此，必须足够重视智能家居系统的安全性，稳定性和可靠性，以确保各子系统在信息交互程度上的稳定 和实用性不受到控制影响。各子系统自身也需要建立保护机制，如：系统链路的 双冗余备份等。并且在复杂系统环境下有应变机制，能够快速应对变化的能力。 智能家居的概念始于 20 世纪 80 年代初的美国，被称为“Smart Home”。第一 代通过同轴电缆和双芯电缆实现家庭联网，实现照明，窗帘和少量安全防护控制；第二代通过网络和 IP 技术组网实现视频对讲和安全防护功能；第三代是由中央控 制单元完成的集中式智能控制系统，由中控单元完成计量、安防等方面的功能； 第四代是基于互联网技术，根据用户的需求进行个性化的综合性系统。 安全技术是智能家居系统的最基本、核心的技术。它广泛运用于社区和室内 视频呼叫设备，家庭监控，家庭防盗警报和家庭相关的智慧小区。自动控制技术 是智能家居系统必不可少的技术，它广泛用于智能家居控制中心和家用电器的自 动控制模块。它在家庭能源的科学管理和家庭设备的日常管理中发挥着重要作用。 1 国内外研究动态 国外智能家居已经有几十年的历史了，在20世纪八九十年代，智能建筑出现在美国。在此阶段比尔·盖茨也是非常感兴趣的，耗资数千万美元打造了位于美国 西雅图的华盛顿湖畔，名叫“世外桃源2.0”的智能家居豪宅。随着比尔盖茨智能家居的建立，未来智能家居的理念得到了所有人的认可。在智能家居系统研究和开 发方面，美国和欧洲的几个国家一直处于领先地位，新加坡、日本和韩国的研发 地位紧随其后，各个国家都希望在智能家居市场上能够立足。例如，在早期，有 一个由微软开发的“梦想之家”智能家居系统、Nespot 的家庭安全系统。还有三星 还开始为智能家居平台构建原型，主要推广其产品。在 CES 上，三星于2014年 推出了智能家居平台 SmartHome。利用此平台，可以通过网络连接家庭中的各种 设备，并通过智能手机，平板电脑，智能手表，智能电视等控制家庭中的智能家居。由于智能家居具有非常吸引人的前景和巨大的市场，海外市场也需要时间来 进行实施，但这并不妨碍各国公司对智能家居市场的占领欲望。 2013 年 1 月，住宅城市发展部联合开发发展改革委员会宣布了“绿色建筑行 动计划”，要求严格执行城市新建筑的节能标准，完成绿色建筑 10 亿平方米的建设。智能家居无疑是实现绿色建筑的重要武器，对于节能减排具有重要作用。2013年 2 月，工业和信息化部宣布了“十二五”物联网发展规划，并将智能家居纳 入九大应用示范项目领域。4 月 1 日，国家政策引入了每个新社区必须具备访问

关于声音和能量

声音是一种能够打通经穴的能量，宇宙万物， 包括各种生命体内的细胞、 分子都在不停地振动和波动当中。 声波是一种能够以物理能量的方式直接影响人体内部的气机运动。因此，以适当的声波作用于人体，自然也可以起到促进气血循环，和养生治病的作用。其实，在生活中一首优美动听的歌曲也能达到调理脏腑功能，和防病治病的目的，其中的道理是一样的。基于我们对经络是属于能量层次的深刻认识，则对此相信不难理解。 1

通过耳朵接收的声波直接作用于我们的大脑，它能刺激人的神经系统，并影 响与神经系统相关的其他身体系统，如消化系统、内分泌系统等。正因如此，所以，我们一听到悦耳的声音，神经系统就会兴奋，接着情绪就会发生变化。因此，通过耳朵这一渠道接收的声音直接影响着我们的情绪。通过经络和穴位传输的声音则不同，它可以直接作用于我们身体的任何一个部位、任何一个器官，它可以刺激血液循环系统、免疫系统、呼吸系统等身体的所有系统。因此，人体内通过穴位和经络传输的声音决定着一个人的健康。 Healing（治疗）这个词源自古英语的hal，而且被人们译作whole（治愈了的、健全的），其意义为‘完美的健康’。其实它与治愈不同，治愈意味着将存在于人体或心理的疾病永久性清除。 主动发声对人体具有极大的治疗作用。我们都曾有过这样的体会，当你感到烦恼和郁闷时，大吼几声或高歌几曲……顿时，你就会感觉到全身舒展、精神倍增。这是为什么呢？这是因为主动发声可以刺激人体的穴位、疏通身体的能量通道。倘若经过训练，主动发声的治疗作用还可以成几何倍数增长。届时，主动发声就不仅仅能解决你的烦恼和郁闷问题了，它可以治愈你的腰酸背痛，甚至还可 2

智能测温系统设计

第1章绪论 1.1设计背景 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现．能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用STC89C52单片机作为主控制器件，DSl8B20作为测温传感器通过LCD1602并行传送数据，实现温度显示。通过DSl8B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在-55℃~125℃最大线性偏差小于0.1℃。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。 1.2智能测温系统特征 温度是我们日常生产和生活中实时在接触到的物理量，但是它是看不到的，仅凭感觉只能感觉到大概的温度值，传统的指针式的温度计虽然能指示温度，但是精度低，使用不够方便，显示不够直观，数字温度计的出现可以让人们直观的了解自己想知道的温度到底是多少度。 数字温度计采用进口芯片组装精度高、高稳定性，误差≤0.5%，内电源、微功耗、不锈钢外壳，防护坚固，美观精致。数字温度计采用进口高精度、低温漂、超低功耗集成电路和宽温型液晶显示器，内置高能量电池连续工作≥5年无需敷设供电电缆，是一种精度高、稳定性好、适用性极强的新型现场温度显示仪。是传统现场指针双金属温度计的理想替代产品，广泛应用于各类工矿企业，大专院校，科研院所。 数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定的曲线关系等，这个电信号可以使用模数转换的电路即AD转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号再送给处理单元，如单片机或者PC机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来的温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。数字温度计