CN106680368B - 一种声波测温发声装置及接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种声波测温发声装置及接收装置，其中所述声波测温发声装置，包括发声腔体，设置在发生腔体内的喷嘴，所述喷嘴的进气端伸出发声腔体外，在发声腔体内还设置有簧片，簧片为一端固定的悬臂结构，所述簧片的末端与喷嘴的出气端相对设置。所述声波测温接收装置，包括至少一个接收管前段、一个接收管后段，所述接收管前段和接收管后段为筒状结构。本发明通过喷嘴、簧片及发生腔体的配合产生高分贝、高频率的声源，然后通过接收装置接收用于监测锅炉炉膛的温度，具有结构简单，故障率低，测量准确度高的优点。可广泛应用于高温炉膛的测温领域。

Description

一种声波测温发声装置及接收装置
技术领域
本发明涉及锅炉炉膛测温领域，尤其是涉及一种声波测温发声装置及接收装置。
背景技术
炉膛声波测温其原理主要是利用声波在气体介质中传播时与气体温度作用引起的速率变化来求解温度场。传统炉膛温度测量装置主要有接触式和非接触式两类：接触式的属于传统测量方法，例如伸缩式温度计，探针深入炉膛很长，笨重、易变形卡涩，故障率高，且不能连续投入使用，测量温度是不连续的。炉壁测量只是针对水冷壁。这些传统的测量方式很难真实反应锅炉炉膛温度场分布。
非接触式主要为声学法和光学法。如光学法，灰颗粒辐射光谱测量：炉膛传热已辐射为主，煤粉燃烧的能量释放主要以红外射线为主，CCD相机只能监测可见光部分(其处理方法单色、双色和全色，其温度场要通过复杂的逆推来重构，加镜头污染等影响，测量误差大；被测量区域也存在很大的不确定性。加上采光系统复杂，结焦或积灰使镜头保养困难，可靠性差，价格昂贵。由于炉膛高温烟气的特殊性，且有复杂的低频背景声音，一般来讲都在3KHz以下，3KHz以上的背景声音幅值很小，用低频声音作为发声声源将不可能实现，用相对高频(6KHz以上)声音作为测温声源是唯一的途径。高频声音衰减快、特别在高温烟气环境下、这也是在高温炉膛很少发出高频声音的主要原因，电子发声装置虽然可以实现标准的声源，有利于检测和和识别，高分贝(至少100分贝)的发声装置，体积太大，在锅炉附件相对恶劣的环境下寿命是不得不重点考虑的因素，一致性也很难保证，维护性也很差。
发明内容
本发明的目的是提供一种声波测温发声装置及接收装置，解决现有炉膛声波测温装置测量误差大，使用寿命短，维护不方便的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种声波测温发声装置，包括发声腔体，设置在发声腔体内的喷嘴，所述喷嘴的进气端伸出发声腔体外，在发声腔体内还设置有簧片，簧片为一端固定的悬臂结构，所述簧片的末端与喷嘴的出气端相对设置。
为产生高分贝、高频率的声源，所述喷嘴包括沿喷嘴轴向设置且贯穿整个喷嘴的气体通道，所述气体通道为变径结构，从进气端到出气端依次分为第一变径段、第一通径段、第二变径段、第二通径段、压缩段和窄缝段。
进一步的，所述压缩段的腔体截面为方形，截面积沿喷嘴进气方向由大变小变化。
优选的，所述窄缝段的腔体截面为长方形，高度范围0.5mm～2mm，保证压缩空气快速进入层流状态，声音更加纯粹，接近正弦波，且窄缝段腔体的截面积前后一致。所述窄缝段与簧片的距离为10mm～25mm。
更优选的，所述第一变径段、第一通径段、第二变径段、第二通径段的腔体截面均为圆形，且第一变径段的最大径小于所述第二变径段的最大径；所述第一变径段的大径与所述第二变径段的大径比例在1:1.5～1:2.5之间。
进一步的，所述喷嘴和簧片在同一水平面上，且喷嘴和簧片在发声腔体内偏心设置。
优选的，所述簧片与喷嘴间设置有连接作用的连接板。
一种声波测温接收装置，包括至少一个接收管前段、一个接收管后段，所述接收管前段和接收管后段为筒状结构。
进一步的，所述接收管前段的端部设有喇叭口结构、内螺纹结构或凹台结构中的一种，喇叭口结构、内螺纹结构或凹台结构利于声音的接收，波长匹配，减少干扰。
本发明的有益效果：本发明通过喷嘴、簧片及发声腔体的配合产生高分贝、高频率的声源，然后通过接收装置接收用于监测锅炉炉膛的温度，具有结构简单，故障率低，测量准确度高的优点。采用压缩空气发声，能够达到电子发声装置同样标准的生源，但相比电子发声装置，该发明的发声装置体积小，更不容易损坏。所述喷嘴的气体通道为变径结构，通过该结构对气体进行压缩，然后作用在簧片上，与簧片产生共振，从而发出高分贝、高频率的声源。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图。
图2为本发明接收管前段的剖面结构示意图一。
图3为本发明接收管前段的剖面结构示意图二。
具体实施方式
实施例，如图1所示，一种声波测温发声装置，包括安装组件13，设置在安装组件13上的发声腔体2，所述发声腔体2为筒状结构。所述发声腔体2上固定设置有喷嘴1，喷嘴1的进气端伸出发声腔体2外，喷嘴1的出气端置于发声腔体2内。所述喷嘴1在发声腔体2内偏心设置。在发声腔体2内还设置有簧片3，簧片3为一端固定的悬臂结构，所述簧片3的末端与喷嘴1的出气端相对设置。所述簧片3通过连接板6固定在喷嘴1的外壁上，簧片3远离喷嘴1的一端与连接板6连接，靠近喷嘴1的末端为自由端。喷嘴1与簧片3之间的距离可以通过连接板6进行前后移动调节。
所述喷嘴1包括沿喷嘴1轴向设置且贯穿整个喷嘴的气体通道10，所述气体通道10为变径结构，从进气端11到出气端12依次分为第一变径段A、第一通径段B、第二变径段C、第二通径段D、压缩段E和窄缝段F。喷嘴1的第一变径段A、第一通径段B、第二变径段C、第二通径段D的前半段位于喷嘴1的外部，喷嘴1的第二通径段D的后半段、压缩段E和窄缝段F位于发声腔体2内。所述簧片3沿喷嘴1的轴向布置，且簧片3的末端与喷嘴1的窄缝段F的中心位置正对、保持在同一平面上。
所述压缩段E的腔体截面为方形，截面积沿喷嘴进气方向由大变小变化。所述窄缝段F的腔体截面为长方形，高度范围0.5mm～2mm，且窄缝段F腔体的截面积前后一致。所述窄缝段F与簧片3的距离为10mm～25mm。所述第一变径段A、第一通径段B、第二变径段C、第二通径段D的腔体截面均为圆形，且第一变径段A的最大径小于所述第二变径段C的最大径；所述第一变径段A的大径与所述第二变径段C的大径比例在1:1.5～1:2.5之间，本实施例优选第一变径段A的大径与所述第二变径段C的大径比例为1:2。所述压缩段E和窄缝段F的截面为方形结构，能够保证压缩空气快速进入层流状态，音声更加纯粹，接近正弦波。
所述发声腔体2还连接设置有第一吹扫气管8，用于清除发声腔体2内的灰尘。
本发明还公开了一种与上述声波测温发声装置相配合的声波测温接收装置，该声波测温接收装置包括至少一个接收管前段4、一个接收管后段5，所述接收管前段4和接收管后段5为筒状结构。接收管前段4和接收管后段5螺纹连接，且连接处的直径一致。所述接收管后段5还连接设置有第二吹扫气管7；所述接收管后段5固定设置在安装组件13上，安装组件13还连接设置有第三吹扫气管9。
如图2、图3所示，所述接收管前段4的端部可以设成喇叭口结构或凹台结构中的一种，喇叭口结构、内螺纹结构或凹台结构利于声音的接收，波长匹配，减少干扰。。
本发明的声波测温发声装置的方法和过程是：所述气体由喷嘴1的进气端11到出气端12，是发声装置的动力源，簧片3是发声装置中的共振部件。本发明的声波测温接收装置的方法和过程是：声源通过接收管前段4的前部接收声源，通过接收管前段4后部内通道及接收管后段5内通道传递至传声器部件。
喷嘴1是发声装置的气体发声的动力源，可用不锈钢、铜等金属材料制成。簧片3是发声装置中的共振部件，可用不锈钢、铜等金属材料制成；发声腔体2是喷嘴1的安装固定部件，喷嘴1可在发声腔体2内部进行前后调节，发声腔体2可硬不锈钢、铜等金属材料制成。接收管前段4与接收管后段5用螺纹连接，接收管前段4为耐磨、耐高温材料，可用铸钢、陶瓷材料制成，接收管后段5可用不锈钢、铜等金属材料制成。
所述第二吹扫气管7与接受管后段5连接，可用不锈钢、铜等金属材料制成，通过第二吹扫气管7向接受管后段5吹气，是对接收装置进行吹扫冷却；第一吹扫气管8与发声腔体2连接，可用不锈钢、铜等金属材料制成，通过第一吹扫气管8向发声腔体2吹气，是对发声装置进行吹扫冷却；第三吹扫气管9可用钢、不锈钢等金属材料制成，通过第三吹扫气管9向安装组件13吹气，是对声波测温发声装置进行吹扫，防止堵塞。

Claims (6)

1.一种声波测温装置，其特征在于：包括声波测温发声装置和声波测温接收装置，所述声波测温发声装置包括安装组件(13)，设置在安装组件(13)上的发声腔体(2)，设置在发声腔体(2)内的喷嘴(1)，所述喷嘴(1)的进气端伸出发声腔体外，在发声腔体(2)内还设置有簧片(3)，簧片(3)为一端固定的悬臂结构，所述簧片(3)的末端与喷嘴(1)的出气端相对设置；
所述喷嘴(1)包括沿喷嘴(1)轴向设置且贯穿整个喷嘴的气体通道(10)，所述气体通道(10)为变径结构，从进气端到出气端依次分为第一变径段(A)、第一通径段(B)、第二变径段(C)、第二通径段(D)、压缩段(E)和窄缝段(F)；
所述压缩段(E)的腔体截面为方形，截面积沿喷嘴进气方向由大变小变化；
所述窄缝段(F)的腔体截面为长方形，高度范围0.5mm～2mm，且窄缝段(F)腔体的截面积前后一致；所述窄缝段(F)与簧片(3)的距离为10mm～25mm；
所述喷嘴(1)和簧片(3)在同一水平面上，且喷嘴(1)和簧片(3)在发声腔体(2)内偏心设置；
所述声波测温接收装置包括至少一个接收管前段(4)、一个接收管后段(5)，所述接收管前段(4)和接收管后段(5)为筒状结构；所述接收管后段(5)固定设置在安装组件(13)上。
2.如权利要求1所述的声波测温装置，其特征在于：所述第一变径段(A)、第一通径段(B)、第二变径段(C)、第二通径段(D)的腔体截面均为筒状形，且第一变径段(A)的最大径小于所述第二变径段(C)的最大径；所述第一变径段(A)的大径与所述第二变径段(C)的大径比例在1:1.5～1:2.5之间。
3.如权利要求1所述的声波测温装置，其特征在于：所述簧片(3)与喷嘴(1)间设置有连接作用的连接板(6)。
4.如权利要求1所述的声波测温装置，其特征在于：所述发声腔体(2)还连接设置有第一吹扫气管(8)。
5.如权利要求1所述的声波测温装置，其特征在于：所述接收管前段(4)的端部设有喇叭口结构、内螺纹结构或凹台结构中的一种。
6.如权利要求1所述的声波测温装置，其特征在于：所述接收管后段(5)还连接设置有第二吹扫气管(7)；所述安装组件(13)还连接设置有第三吹扫气管(9)。
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