專利名稱：盛有液體的容器底部的沉淀物的實(shí)時(shí)成像方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下高分辨率聲成像的方法和系統(tǒng)，尤其涉及一種對電廠鍋 爐灰坑中底部煤渣堆積狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)成像和監(jiān)視的方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電廠鍋爐底部容易堆積煤渣等沉淀物， 一旦有大量的煤渣堆積于鍋爐底部， 會引起鍋爐下陷，造成重大事故。因此，需要對電廠鍋爐灰坑中的底部沉淀物進(jìn)行 監(jiān)視或者監(jiān)控。
目前基本上有兩種方法來實(shí)現(xiàn)對電廠鍋爐灰坑中的底部沉淀物進(jìn)行監(jiān)視。第
一種是光學(xué)成像方法，這種方法是利用CCD光成像技術(shù)。請參見圖1,在電廠鍋爐 灰坑底部安裝一臺CCD攝像機(jī)ll,通過透光窗12進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照，進(jìn)行成像，監(jiān)視 鍋爐灰坑中沉淀物的堆積程度。
需要指出的是由于灰坑中主要是用于存放燃燒后的煤渣，溫度高達(dá)800。以 上，因此內(nèi)部必須充滿冷卻水。利用光的原理在水中的照射距離極其有限，特別是 由于煤渣灰，水的渾濁度很高，光成像的距離極其有限，有的甚至穿不過水中10cm。 很有可能是一旦看到煤渣，煤渣也超過水面，此時(shí)已經(jīng)可能引起鍋爐下陷，造成重 大事故。因此現(xiàn)在基本不采用光學(xué)成《象方法。
另一種方法是聲單點(diǎn)傳輸和接收方法。如圖2所示，在水下布置兩個(gè)聲換能 器， 一個(gè)是接收換能器(RX)21、另一個(gè)是發(fā)射換能器(TX)22。當(dāng)發(fā)射換能器(TX) "發(fā)射聲波時(shí)，當(dāng)聲傳播路徑中沒有障礙物時(shí)，接收換能器(RX) 21能夠清晰地 接收信號。 一旦由于煤渣堆積，阻擋了聲傳播，接收換能器21就收不到任何信號， 從而利用接收換能器21的信號接收通或斷的方法來實(shí)現(xiàn)對煤渣的監(jiān)控。
但是，煤渣的水下堆積過程是不可控的，在聲傳播過程中沒有煤渣堆積并不 能表明在灰坑壁或者其他地方也沒有煤渣堆積。因此，采用該方法只能是非常粗的 定性的觀察，并不能代表真正的灰坑中煤渣堆積狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種實(shí)時(shí)成像方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了 對電廠鍋爐灰坑底部煤渣沉淀物狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在不中斷生產(chǎn)過程的條件下實(shí)時(shí) 的檢測灰坑底部沉淀物的分布形狀，為煤渣定期排放，排放效果的檢測以及最主要 是為保障鍋爐的安全提供非常直觀的條件和科學(xué)依據(jù)。并且，這種實(shí)時(shí)成像方法和
系統(tǒng)可以擴(kuò)展到對任何盛有液體的容器底部的沉淀物狀況的成像和監(jiān)視。
本發(fā)明的技術(shù)方案為本發(fā)明提供了一種盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí) 成4象方法，包4舌
在每一個(gè)設(shè)定的方向角上實(shí)時(shí)測量測量點(diǎn)相應(yīng)的目標(biāo)距離；
根據(jù)該些方向角以及相應(yīng)的目標(biāo)距離，計(jì)算該些測量點(diǎn)的坐標(biāo)，并打印出測
量點(diǎn)；
在遍歷完所有的方向角后，打印出的該些測量點(diǎn)形成一幅沉淀物的三維圖像。 上述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像方法，其中，目標(biāo)距離的測量過
程如下
在第一時(shí)刻tl產(chǎn)生一個(gè)電信號，轉(zhuǎn)換為聲信號后在設(shè)定的方向角上發(fā)送；
接收該聲信號遇到沉淀物后反射的回波信號，得到第二時(shí)刻t2; 在該方向角上，計(jì)算聲信號發(fā)射點(diǎn)與沉淀物之間的目標(biāo)距離R為
7 =i*(C-n)*C，其中C為聲波在容器內(nèi)的介質(zhì)中的傳播速度。 2
上述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成^^方法，其中，所述測量點(diǎn)坐標(biāo) (X，Y)的計(jì)算如下:X=R*sin(6)*sin(4)),Y=R*sin(e)*cos(4))，其中(6,4))為方
向角，R為該方向角上測得的目標(biāo)距離。
上述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像方法，其中，所述方法還包括 根據(jù)方向角和該方向角上沉淀物的目標(biāo)距離以及容器本身在該位置的高度，計(jì)
算該沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，計(jì)算公式為H=R* cos(e)-H，，
其中H為沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，H，為容器本身在該位置的高度。
另 一方面，本發(fā)明還提供了 一種盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)， 對容器底部沉淀物的堆積狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)成像和監(jiān)視，所述系統(tǒng)包括一體化的二維機(jī)
械掃描系統(tǒng)、通過數(shù)據(jù)及控制電纜與該二維機(jī)械掃描系統(tǒng)連接的信號處理系統(tǒng)、通 過通訊電纜與該信號處理系統(tǒng)連4妄的終端顯示控制系統(tǒng)，其中，
該一體化的二維機(jī)械掃描系統(tǒng)進(jìn)一步包括
二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，接收該信號處理系統(tǒng)傳輸來的電流信號，將機(jī)械結(jié)構(gòu) 偏轉(zhuǎn)就位，并回傳就位信號給該信號處理系統(tǒng)；
機(jī)械定位開關(guān)，在該二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)到達(dá)設(shè)定位置時(shí)發(fā)出開關(guān)信號，由 該二維4幾械偏轉(zhuǎn)纟幾構(gòu)4妄收；
換能器，接收該信號處理系統(tǒng)傳輸來的電信號，將該電信號轉(zhuǎn)換為聲信號 發(fā)射，也接收發(fā)射而來的聲信號并轉(zhuǎn)換為電信號，回傳給該信號處理系統(tǒng)； 該信號處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括
信號前置放大器，接收該換能器回傳來的電信號，進(jìn)行前置放大后輸出；
信號處理控制器，接收控制終端發(fā)來的指令，進(jìn)行指令的同步、異步處理 后輸出，也將該信號前置放大器輸出的電信號回送至該終端顯示控制系統(tǒng)；
發(fā)射信號產(chǎn)生器,接收該信號處理控制器發(fā)來的發(fā)射指令和該二維機(jī)械偏 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回傳的就位信號，根據(jù)就位信號和發(fā)射指令產(chǎn)生一個(gè)電信號；
功率驅(qū)動放大器，接收該發(fā)射信號產(chǎn)生器傳來的電信號，作驅(qū)動放大處理
后輸出；
換能器匹配模塊，接收該功率驅(qū)動放大器發(fā)來的信號，按匹配要求對信號 作處理后輸出至該換能器；
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，接收信號處理控制器發(fā)送的步進(jìn)指令，輸出驅(qū)動電機(jī)偏 轉(zhuǎn)的電流信號至該二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；
電源供電接口以及通訊接口 ； 該終端顯示控制系統(tǒng)向該信號處理系統(tǒng)發(fā)出指令，并根據(jù)信號處理系統(tǒng)回傳的 信號處理后勾勒出基于聲波的圖像，進(jìn)一步包括
測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算單元，在每一個(gè)設(shè)定的方向角上實(shí)時(shí)測量測量點(diǎn)相應(yīng) 的目標(biāo)距離；
測量點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算單元，根據(jù)該測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算單元得到的該些測量點(diǎn) 的方向角和目標(biāo)距離計(jì)算測量點(diǎn)的坐標(biāo)；
三維圖像形成單元，根據(jù)該些測量點(diǎn)的坐標(biāo)形成關(guān)于沉淀物的三維圖像。
上述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其中，所述測量點(diǎn)目標(biāo)距
離計(jì)算單元的測量過程如下
記錄該換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并在一設(shè)定的方向角上發(fā)射的時(shí)刻tl; 記錄該換能器接收到經(jīng)沉淀物發(fā)射的回波信號的時(shí)刻t2; 計(jì)算該方向角上信號發(fā)射點(diǎn)與測量點(diǎn)之間的目標(biāo)距離R為i = i*(r2-rl)*C，
其中C為聲波在容器內(nèi)的介質(zhì)中的傳4喬速度。
上述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其中，所述測量點(diǎn)坐標(biāo)計(jì) 算單元的過程如下
測量點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y)的計(jì)算如下X=R*sin(e)*sin(cl)),Y= R*sin( 6 )*cos( 4> )， 其中(e， cj))為方向角，R為該方向角上測得的目標(biāo)距離。
上述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其中，所述二維機(jī)械掃描 系統(tǒng)還包括一水密接插件。
上述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)視系統(tǒng)還包 括沉淀物厚度計(jì)算單元，該單元的處理過程-.
根據(jù)方向角和該方向角上沉淀物的目標(biāo)距離以及容器本身在該位置的高度， 計(jì)算該沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，計(jì)算公式為H-R* cos( 6 ) - H，， 其中H為沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，H，為容器本身在該位置的高 度。
本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明的方法和系統(tǒng)通過在不同的 方向角上利用聲波返回的時(shí)間測量該方向角上沉淀物的目標(biāo)距離，計(jì)算對應(yīng)的坐 標(biāo)，并將所有的坐標(biāo)點(diǎn)連接成一幅三維圖像。同時(shí)本發(fā)明還計(jì)算沉淀物距離容器底 部的厚度。本發(fā)明能勾勒出整個(gè)灰坑中煤渣堆積狀況的完整的三維圖像，便于使用 者的監(jiān)視。


圖1是現(xiàn)有的光學(xué)成像實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。
圖2是現(xiàn)有的聲單點(diǎn)傳輸和接收方法的示意圖。
圖3是本發(fā)明的容器底部沉淀物實(shí)時(shí)成像方法的較佳實(shí)施例的流程圖。
圖4是本發(fā)明的容器底部沉淀物實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖5是圖4實(shí)施例的細(xì)化的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖3示出了本發(fā)明的容器底部沉淀物實(shí)時(shí)成像方法的較佳實(shí)施例的流程。請 參見圖3，下面是對流程中各步驟的詳細(xì)描述。
步驟S1:在當(dāng)前方向角(e,小)上發(fā)射一個(gè)經(jīng)電信號轉(zhuǎn)換而來的聲信號，記 錄下發(fā)射時(shí)刻tl。方向角初始值為一系列:沒定的方向角中的第一個(gè)方向角。
步驟S2:根據(jù)接收到該聲信號遇到沉淀物后反射的回波信號，記錄下接收時(shí) 刻t2。
步驟S3:計(jì)算當(dāng)前方向角上的測量點(diǎn)的目標(biāo)距離R。計(jì)算公式為 = fl)*C,其中(e,小)為方向角，R為該方向角上測得的目標(biāo)距離。
步驟S4:計(jì)算測量點(diǎn)的坐標(biāo)值(X，Y )。其計(jì)算公式為X=R*sin( 6 )*sin( 4> )，Y-R*sin(6 )*cos(4>)。
步驟S5: 4艮據(jù)坐標(biāo)值打印出測量點(diǎn)。
步驟S6:判斷方向角的遍歷是否完成，如果還沒有遍歷完成，則進(jìn)入步驟S7， 否則，流程結(jié)束，所有的測量點(diǎn)均已打印，形成一幅有關(guān)沉淀物的三維圖像。
步驟S7:以下一個(gè)方向角作為當(dāng)前方向角，并返回至步驟S1。
在上述的方法中，還可以根據(jù)方向角以及方向角上沉淀物的目標(biāo)距離以及容 器本身在該位置的高度，計(jì)算該沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，其計(jì)算 公式為H=R*cos(6)-H，，其中H為沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度， H，為容器本身在該位置的高度。
另一方面，本發(fā)明根據(jù)上述的成像方法，提供了一種實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。圖4示 出了這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。請參見圖4，實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)包括放置于爐底的一體化二 維機(jī)械掃描系統(tǒng)41 、通過多芯數(shù)據(jù)及控制電纜42與掃描系統(tǒng)41連接的信號處理 系統(tǒng)43、通過通訊電纜44與信號處理系統(tǒng)43連接的終端顯示控制系統(tǒng)45。
圖5更詳細(xì)地示出了圖4所示系統(tǒng)的各個(gè)模塊，請同時(shí)參見圖5, —體化的二 維機(jī)械掃描系統(tǒng)41包括換能器410、機(jī)械定位開關(guān)411、 二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412 以及水密接插件413。
信號處理系統(tǒng)43包括發(fā)射信號產(chǎn)生器430、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器431、功率驅(qū) 動放大器432、信號處理控制器433、換能器匹配模塊434、信號前置放大器435、 電源供電^f莫塊436以及通訊接口 437。
終端顯示控制系統(tǒng)45可以由一個(gè)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成，包括測量點(diǎn)目標(biāo)距 離計(jì)算單元450、測量點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算單元451以及三維圖像形成單元452。
下面是對該實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的工作過程和工作原理的描述。
信號處理控制器433接收控制終端發(fā)來的指令，進(jìn)行指令的同步、異步處理 后輸出至步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器431、發(fā)射信號產(chǎn)生器430以及功率驅(qū)動放大器432。步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器431在步進(jìn)指令的控制下輸出驅(qū)動電機(jī)偏轉(zhuǎn)的電流信號至二維機(jī)械 偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412。 二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412開始作偏轉(zhuǎn)移動，當(dāng)機(jī)械定位開關(guān)411檢測 到偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412偏轉(zhuǎn)至設(shè)定的位置(某一個(gè)設(shè)定的方向角)時(shí)，向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412 發(fā)出開關(guān)信號以停止其繼續(xù)偏轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412將就位信號回 傳至發(fā)射信號產(chǎn)生器430。發(fā)射信號產(chǎn)生器430在接收到信號處理控制器433發(fā)來 的發(fā)射指令和二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412回傳的就位信號后，產(chǎn)生一個(gè)電信號至功率驅(qū) 動放大器432,在作驅(qū)動放大處理后輸出至換能器匹配模塊434。換能器匹配莫434 按匹配要求對電信號作處理后輸出至換能器410。換能器410將電信號轉(zhuǎn)換為聲信 號后在設(shè)定的位置上發(fā)射。發(fā)射出的聲信號在遇到沉淀物測量點(diǎn)時(shí)會反射回?fù)Q能器 410。當(dāng)換能器410—接收到返回的聲信號，就轉(zhuǎn)換為電信號并傳送至信號前置放 大器435。再由信號前置放大器435進(jìn)行前置放大后輸出給信號處理控制器433。 信號處理控制器433將電信號傳送至終端顯示控制系統(tǒng)45的測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算 單元450。
測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算單元450在換能器410發(fā)射聲信號時(shí)記錄下時(shí)刻tl，在
換能器410接收到返回的聲信號時(shí)記錄下時(shí)刻t2。由公式犬=會*(,2-,1)*〔(其中
C是聲波在容器所盛介質(zhì)內(nèi)的傳播速度)計(jì)算出設(shè)定的方向角上測量點(diǎn)的目標(biāo)距離 R。
將目標(biāo)距離R和方向角(6 ， cj))傳送至坐標(biāo)計(jì)算單元451 ,以公式 X=R*sin( 6 )*sin( c}) ),Y= R*sin( 6 )*cos( (J))來計(jì)算測量點(diǎn)的坐標(biāo)(X,Y)。坐標(biāo)值被 送入三維圖像形成單元452,根據(jù)坐標(biāo)值打印出相應(yīng)的測量點(diǎn)。
處理好一個(gè)方向角對應(yīng)的測量點(diǎn)后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器431驅(qū)動二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)
機(jī)構(gòu)412偏移至下一個(gè)方向角，再重復(fù)上述的過程，直至遍歷完成指令設(shè)定的所有 方向角。此時(shí)三維圖像形成單元452將所有打印出的測量點(diǎn)連接成一個(gè)沉淀物的三 維圖像。
此外，系統(tǒng)還可以在終端顯示控制系統(tǒng)45中設(shè)置一個(gè)厚度計(jì)算單元453,該 厚度計(jì)算單元453接收測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算單元450的距離R和方向角(6 , (J)), 在結(jié)合容器本身在該位置的高度H，，計(jì)算該沉淀物在該方向角上距離容器底部的 厚度，其計(jì)算公式為H=R*cos(6)-H，。
上述實(shí)施例是提供給本領(lǐng)域普通^t支術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或 變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提 到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1一種盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像方法，包括在每一個(gè)設(shè)定的方向角上實(shí)時(shí)測量測量點(diǎn)相應(yīng)的目標(biāo)距離；根據(jù)該些方向角以及相應(yīng)的目標(biāo)距離，計(jì)算該些測量點(diǎn)的坐標(biāo)，并打印出測量點(diǎn)；在遍歷完所有的方向角后，打印出的該些測量點(diǎn)形成一幅沉淀物的三維圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像方法，其特征在于，目標(biāo)距離的測量過程如下在第一時(shí)刻tl產(chǎn)生一個(gè)電信號，轉(zhuǎn)換為聲信號后在設(shè)定的方向角上發(fā)送；接收該聲信號遇到沉淀物后反射的回波信號，得到第二時(shí)刻t2; 在該方向角上，計(jì)算聲信號發(fā)射點(diǎn)與沉淀物之間的目標(biāo)距離R為/ =丄*(,2-n)*c,其中C為聲波在容器內(nèi)的介質(zhì)中的傳播速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像方法，其特 征在于，所述測量點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y )的計(jì)算如下X=R*sin( 6 )*sin( (}) ),Y= R*sin(e)*cos(c})),其中(e, (J))為方向角，R為該方向角上測得的目標(biāo)距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像方法，其特 征在于，所述方法還包括根據(jù)方向角和該方向角上沉淀物的目標(biāo)距離以及容器本身在該位置的高度，計(jì) 算該沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，計(jì)算公式為H=R* cos(e)-H，， 其中H為沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，H，為容器本身在該位置的高 度。
5. —種盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，對容器底部沉淀物的堆 積狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)成像和監(jiān)視，所述系統(tǒng)包括一體化的二維機(jī)械掃描系統(tǒng)、通過數(shù)據(jù) 及控制電纜與該二維機(jī)械掃描系統(tǒng)連接的信號處理系統(tǒng)、通過通訊電纜與該信號處 理系統(tǒng)連接的終端顯示控制系統(tǒng)，其中，該一體化的二維機(jī)械掃描系統(tǒng)進(jìn)一步包括二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，接收該信號處理系統(tǒng)傳輸來的電流信號，將機(jī)械結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)就位，并回傳就位信號給該信號處理系統(tǒng)；機(jī)械定位開關(guān)，在該二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)到達(dá)設(shè)定位置時(shí)發(fā)出開關(guān)信號，由 該二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接收；換能器，接收該信號處理系統(tǒng)傳輸來的電信號，將該電信號轉(zhuǎn)換為聲信號 發(fā)射，也接收發(fā)射而來的聲信號并轉(zhuǎn)換為電信號，回傳給該信號處理系統(tǒng)； 該信號處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括信號前置放大器，接收該換能器回傳來的電信號，進(jìn)行前置放大后輸出；信號處理控制器，接收控制終端發(fā)來的指令，進(jìn)行指令的同步、異步處理 后輸出，也將該信號前置放大器輸出的電信號回送至該終端顯示控制系統(tǒng)；發(fā)射信號產(chǎn)生器，接收該信號處理控制器發(fā)來的發(fā)射指令和該二維機(jī)械偏 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回傳的就位信號，根據(jù)就位信號和發(fā)射指令產(chǎn)生一個(gè)電信號；功率驅(qū)動放大器，接收該發(fā)射信號產(chǎn)生器傳來的電信號，作驅(qū)動放大處理后輸出；換能器匹配模塊，接收該功率驅(qū)動放大器發(fā)來的信號，按匹配要求對信號 作處理后輸出至該換能器；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，接收信號處理控制器發(fā)送的步進(jìn)指令，輸出驅(qū)動電機(jī)偏 轉(zhuǎn)的電流信號至該二維機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；電源供電接口以及通訊接口 ； 該終端顯示控制系統(tǒng)向該信號處理系統(tǒng)發(fā)出指令，并根據(jù)信號處理系統(tǒng)回傳的 信號處理后勾勒出基于聲波的圖像，進(jìn)一步包括測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算單元，在每一個(gè)設(shè)定的方向角上實(shí)時(shí)測量測量點(diǎn)相應(yīng) 的目標(biāo)3巨離；測量點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算單元，根據(jù)該測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算單元得到的該些測量點(diǎn) 的方向角和目標(biāo)距離計(jì)算測量點(diǎn)的坐標(biāo)；三維圖像形成單元，根據(jù)該些測量點(diǎn)的坐標(biāo)形成關(guān)于沉淀物的三維圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述測量點(diǎn)目標(biāo)距離計(jì)算單元的測量過程如下記錄該換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并在一設(shè)定的方向角上發(fā)射的時(shí)刻tl;記錄該換能器接收到經(jīng)沉淀物發(fā)射的回波信號的時(shí)刻t2;計(jì)算該方向角上信號發(fā)射點(diǎn)與測量點(diǎn)之間的目標(biāo)距離R為/ =丄*( 2-,1)*C， 其中C為聲波在容器內(nèi)的介質(zhì)中的傳播速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其特征 在于，所述測量點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算單元的過程如下測量點(diǎn)坐標(biāo)(X，Y)的計(jì)算如下X=R*sin(e)*sin((J)),Y= R*sin( 6 )*cos( 4> )， 其中(e，巾)為方向角，R為該方向角上測得的目標(biāo)距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其特征 在于，所述二維機(jī)械掃描系統(tǒng)還包括一水密接插件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的盛有液體的容器底部沉淀物的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，其特征 在于，所述監(jiān)視系統(tǒng)還包括沉淀物厚度計(jì)算單元，該單元的處理過程根據(jù)方向角和該方向角上沉淀物的目標(biāo)距離以及容器本身在該位置的高度，計(jì) 算該沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，計(jì)算公式為H=R* cos( 6 ) - H，， 其中H為沉淀物在該方向角上距離容器底部的厚度，H，為容器本身在該位置的高 度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)時(shí)成像方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對電廠鍋爐灰坑底部煤渣沉淀物狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在不中斷生產(chǎn)過程的條件下實(shí)時(shí)的檢測灰坑底部沉淀物的分布形狀，為煤渣定期排放，排放效果的檢測以及最主要是為保障鍋爐的安全提供非常直觀的條件和科學(xué)依據(jù)。其技術(shù)方案為本發(fā)明的成像方法包括在每一個(gè)設(shè)定的方向角上實(shí)時(shí)測量測量點(diǎn)相應(yīng)的目標(biāo)距離；根據(jù)該些方向角以及相應(yīng)的目標(biāo)距離，計(jì)算該些測量點(diǎn)的坐標(biāo)，并打印出測量點(diǎn)；在遍歷完所有的方向角后，打印出的該些測量點(diǎn)形成一幅沉淀物的三維圖像。本發(fā)明應(yīng)用于電廠鍋爐煤渣沉淀物狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控領(lǐng)域。
文檔編號G01S15/00GK101191836SQ200610118709
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月24日
發(fā)明者俊 張 申請人:俊 張