一、概述
在大型火力發電廠、垃圾焚燒、燃氣機組、化工、鋼鐵等，爐內溫度場的分布是反映燃燒過程的重要參數，直接影響到煤粉的著火、燃盡以及鍋爐的經濟性、安全性，對于鍋爐控制和診斷具有極為重要的意義。
北京海力源節能科技有限責任公司研發的聲學測溫第二代產品，為全截面非接觸式聲學測量原理?？梢栽诰€測量爐膛燃燒器、爐膛出口、高再入口、尾部煙道溫度場等大面積煙道而傳統測量方式無法實現的需要測溫所有對象，同時出定量溫度信息。
隨著電力系統智慧化發展趨勢，智能燃燒優化為智慧電廠解決方案中重要的一個模塊，而爐膛溫度場又是實現智能燃燒的重要參數之一。根據煙道溫度場實時監測結果可以指導運行調整、控制火焰中心位置，矯正燃燒不均衡；也可根據煙道能量變化指導運行調整、優化風煤比，提高燃燒效率。同時在傳統的汽溫控制中，由于煙氣參數未知，汽溫只能被動進行調整，汽溫被控對象存在較大的慣性和遲延，通過煙氣的流場及溫度場信號可以直接得到煙氣的能量信號，從而為主動、快速地控制汽溫提供了可能。
二、系統原理
2.1 系統概述
通過在被測截面的前、后墻及左、右側安裝發射特定的聲信號聲波發射器和
接收器，并將其轉換為電信號（電流），通過電纜傳送到數據采集系統及集中控
制柜。經過 A/D 卡轉換為數字信號，通過啟動高頻高精度的就地控制柜進行同步
采集，獲取聲波在各條路徑上飛渡時間，通過解耦算法得到每條通道對應的平均
通過計算機和重建軟件能夠準確給出爐膛截面上的二維溫度場分布信息，包括
溫度場立體顯示圖和等溫線圖等，實現爐膛火焰二維溫度場的實時在線監測，及
時判斷鍋爐的燃燒情況，并加以調節和控制。
溫度，根據反演算法得到區域內溫度場的分布及具體數值。
2.2 聲學溫度測量原理
聲學測溫主要基于聲波在特定介質中的傳播速度與介質溫度間的單值函數關
系來實現，是一種基于聲波理論的新型溫度測量技術。通過測量聲波飛渡時間來
計算聲波在介質中的傳播速度，根據聲速的變化來測量介質的溫度。
根據聲波傳播的波動方程，運動方程以及氣體狀態方程，推導得出的聲波測溫
的原理方程，如下式所示。
c = 
g RTm = zT
電站鍋爐中，在煙道爐墻的一側安裝聲波發射器，在其對面的爐墻安裝聲波接
收器，聲波發射器發射聲波信號，由聲波接收器接收信號，構成單路徑聲學測量
單元，因為煙道的尺寸已知，可以通過測量聲波信號在爐內的傳播時間來計算聲
波的傳播速度，進而得到爐內聲波傳播路徑上的平均溫度。
對于大范圍的測量區域，需要布置多組聲波傳感器，以得到二維平面內較多的
聲波傳播路徑。一個測量周期內，從某一個傳感器開始，按照事先約定好的順序
和間隔時間輪流發射和接收聲波信號，得到每一條路徑上的聲波飛渡時間，經過
若干周期的測量，得到一組聲波飛渡時間，就可以通過調用相應的溫度場重建算
法計算得到鍋爐內二維溫度場的分布。
2.3 速度場測量原理
通過相距一定距離的兩個截面間聲波的飛渡時間的相關性，根據聲波傳播速度
與煙氣流速的關系，通過算法。計算得出不同路徑上的煙氣流速，通過反演算法
得到區域內的流場分布。
通過獲取聲波在各條路徑上的傳播時間，根據解耦算法得到每條通道對應的煙
氣平均流速。通過反演算法、重建軟件得到區域內流場的分布。
三、系統組成
3.1 信號采集系統
信號采集系統由：號角與接收器組成
號角（聲導管）：號角固定在鍋爐鰭片或煙道等被測量的壁面上，用來提供信號傳遞通道，使傳感器與爐內連通，保證真實采集或傳輸信號發生器產生的聲頻信號。傳感器如圖：
聲學傳感器：
傳感器是用來發射、接收特定的聲頻信號，把音頻信號靈敏地轉換成電流信號,傳輸給就地控制柜內的的處理系統。
3.2 信號處理系統：
利用多通道同步高速 A/D 采集卡，將信號收發一體化聲學傳感器傳輸過來的
電流信號進行高速采樣，。
3.3 集中控制系統：
控制系統放于電子間內，通過特定的算法，計算出多條聲學傳輸路徑上的飛渡時間。重建算法就可以建立整個被測量截面平面上的二維溫度場分布。
五、技術參數
測量精度：0.01 ℃，±1%（量程）。
測量對象：爐膛燃燒器、爐膛出口、尾部煙道
測點距離：≥25m
六、系統特點
6.1 信號采集
傳導管三級隔熱設計
智能防堵反吹設計
收發一體傳感器一體化設計
可適應爐膛 1500°高溫環境
信號發射噪音低
6.2 信號處理
信號發生器可根據不同工況產生特定頻率信號信號功率可調，適應爐膛不同尺寸大小準確識別調制信號，降噪能量強
一發多收，多通道同步采集
6.3 系統整體
全截面、非接觸式測量
測量靈敏度極高
測量范圍廣，適應性強
適應各種高溫、腐蝕、多塵的惡劣環境。
精確測量溫度場的具體分布，提供準確的數據。
二維溫度場復原