[发明专利]盛有液体的容器底部的沉淀物的实时成像方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下高分辨率声成像的方法和系统，尤其涉及一种对电厂锅炉灰坑中底部煤渣堆积状况进行实时成像和监视的方法与系统。

背景技术

电厂锅炉底部容易堆积煤渣等沉淀物，一旦有大量的煤渣堆积于锅炉底部，会引起锅炉下陷，造成重大事故。因此，需要对电厂锅炉灰坑中的底部沉淀物进行监视或者监控。

目前基本上有两种方法来实现对电厂锅炉灰坑中的底部沉淀物进行监视。第一种是光学成像方法，这种方法是利用CCD光成像技术。请参见图1，在电厂锅炉灰坑底部安装一台CCD摄像机11，通过透光窗12进行实时拍照，进行成像，监视锅炉灰坑中沉淀物的堆积程度。

需要指出的是：由于灰坑中主要是用于存放燃烧后的煤渣，温度高达800°以上，因此内部必须充满冷却水。利用光的原理在水中的照射距离极其有限，特别是由于煤渣灰，水的浑浊度很高，光成像的距离极其有限，有的甚至穿不过水中10cm。很有可能是一旦看到煤渣，煤渣也超过水面，此时已经可能引起锅炉下陷，造成重大事故。因此现在基本不采用光学成像方法。

另一种方法是声单点传输和接收方法。如图2所示，在水下布置两个声换能器，一个是接收换能器(RX)21、另一个是发射换能器(TX)22。当发射换能器(TX)22发射声波时，当声传播路径中没有障碍物时，接收换能器(RX)21能够清晰地接收信号。一旦由于煤渣堆积，阻挡了声传播，接收换能器21就收不到任何信号，从而利用接收换能器21的信号接收通或断的方法来实现对煤渣的监控。

但是，煤渣的水下堆积过程是不可控的，在声传播过程中没有煤渣堆积并不能表明在灰坑壁或者其他地方也没有煤渣堆积。因此，采用该方法只能是非常粗的定性的观察，并不能代表真正的灰坑中煤渣堆积状况。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种实时成像方法和系统，实现了对电厂锅炉灰坑底部煤渣沉淀物状况的实时监控。在不中断生产过程的条件下实时的检测灰坑底部沉淀物的分布形状，为煤渣定期排放，排放效果的检测以及最主要是为保障锅炉的安全提供非常直观的条件和科学依据。并且，这种实时成像方法和系统可以扩展到对任何盛有液体的容器底部的沉淀物状况的成像和监视。

本发明的技术方案为：本发明提供了一种盛有液体的容器底部沉淀物的实时成像方法，包括：

在每一个设定的方向角上实时测量测量点相应的目标距离；

根据该些方向角以及相应的目标距离，计算该些测量点的坐标，并打印出测

量点；

在遍历完所有的方向角后，打印出的该些测量点形成一幅沉淀物的三维图像。

上述的盛有液体的容器底部沉淀物的实时成像方法，其中，目标距离的测量过程如下：

在第一时刻t1产生一个电信号，转换为声信号后在设定的方向角上发送；

接收该声信号遇到沉淀物后反射的回波信号，得到第二时刻t2；

在该方向角上，计算声信号发射点与沉淀物之间的目标距离R为：R=12*(t2-t1)*C,]]>其中C为声波在容器内的介质中的传播速度。

上述的盛有液体的容器底部沉淀物的实时成像方法，其中，所述测量点坐标(X，Y)的计算如下：X＝R*sin(θ)*sin(φ)，Y＝R*sin(θ)*cos(φ)，其中(θ，φ)为方向角，R为该方向角上测得的目标距离。

上述的盛有液体的容器底部沉淀物的实时成像方法，其中，所述方法还包括：

根据方向角和该方向角上沉淀物的目标距离以及容器本身在该位置的高度，计算该沉淀物在该方向角上距离容器底部的厚度，计算公式为：H＝R*cos(θ)-H’，其中H为沉淀物在该方向角上距离容器底部的厚度，H’为容器本身在该位置的高度。

另一方面，本发明还提供了一种盛有液体的容器底部沉淀物的实时成像系统，对容器底部沉淀物的堆积状况进行实时成像和监视，所述系统包括一体化的二维机械扫描系统、通过数据及控制电缆与该二维机械扫描系统连接的信号处理系统、通过通讯电缆与该信号处理系统连接的终端显示控制系统，其中，