分布式超声波探测2维气体温度场方法研究

摘要

在现有的热压罐中，设备主要使用若干温度传感器来实现复材构件成型温度控制，但这种点测的方式难以实现空间温度场的测量，同时，这种接触式测温方式会直接影响模具和构件接触面温度分布。这些局限性大大影响了构件成型的品质，准确测量大型空间构件成型气体温度场成为航空复合材料部件成型固化亟需解决的难题。为此，本文开展分布式超声波探测2维气体温度场方法研究。首先，通过数值仿真进行热压罐中的超声传播特性分析研究，并在此基础上依据时移特性建立分布式超声气体测温模型；其次，从热压罐实际工况出发，发展基于全局径向基函数（LQ）和奇异值分解（SVD）的2维气体温度场重建算法（LQ-SVD），并通过和其他几个常见温度场重建算法作对比及带噪重建的方式进行该算法的考核与精度分析。数值模拟和热压罐现场实验表明：当温度场发生变化时，超声在热压罐中的传播会出现明显的时移特性；以该时移特性建立的测温模型可有效描述温度分布变化与超声传播时间的关系；LQ-SVD重建算法在热压罐工况下具有较高精度和抗噪性，在数值模拟中该算法抗噪性较强且和其他算法相比具有更低的重建均方根误差，在实验验证中重建值和真值吻合较好；本文建立的分布式超声波探测2维气体温度场方法可较为准确地测量出大型空间2维气体温度场。

关键词

超声气体测温 / 分布式 / 2维气体温度场 / 温度场重建 / 径向基函数