作为在程序存储设备上有形地实施的应用程序来 实现本发明。所述应用程序可以上载到包括任何合适架构的机器并且由该机器执行。
[0096] 还应理解，因为附图中示出的一些组成系统组件和方法步骤可以用软件实现，所 以系统组件（或处理步骤）之间的实际连接可以根据本发明被编程的方式而不同。给出这 里提供的本发明的教导，相关领域的普通技术人员将能够想到本发明的这些和类似的实现 方式或配置。
[0097] 以下参考文献提供与本发明一般性地相关的背景信息：[l]Knapp H.C，Carter G. C，"The generalized correlation method for estimation of time delay". IEEE transactions on acoustics, speech, and signal processing, vol. asp-24, no 4,pp. 320-327，1976 ;[2]Chen J. , Benesty J. , Huang Y.，"Delay estimation in room acoustic environments:an overview". EURASIP journal of applied signal processing，vol. 2006, pp. 1-19. 2006 ;[3]Jovanovic I. ,Sbaiz L. ,Vetter1i M.，''Acoustic tomography method for measuring temperature and wind velocity". IEEE international conference on acoustics, speech,and signal processing，pp. 1141-1144,2006 ; [4]Si elschott H.,Wubbeling F.，"Waveform inversion in acoustic pyrometry". World congress on industrial process tomography,pp.538-541,1999 ； 以及[5]Development of an Acoustic Sensor for On-Line Gas Temperature Measurement in Gasifiers,Technical Progress Report,Prepared for:US Department of Energy, National Energy Technology Lab oratory, Pittsburgh, PA, Prepared by:Dr.Peter Ariessohn, Enertechnix, Inc. , Date Issued:January 15,2006〇
[0098] 尽管示出、描述和指出了如应用于本发明的优选实施例的、本发明的基本新特征， 但是将理解，本领域技术人员可以做出所图示的方法和系统的形式和细节上的及其操作上 的各种省略、替换和改变，而不背离本发明的精神。因此，意图是仅如权利要求所示地那样 受到限制。
【主权项】
1. 一种通过测量在源和接收器之间的声音信号通过具有温度的介质的飞行时间而用 于声学高温计的方法，所述方法包括： 处理器处理表示在源和接收器处的声音信号的多个样本，以产生表示频域内的多个样 本的数据； 将表示频域内的多个样本的数据布置在多个频率范围内，并且选择具有最小噪声影响 的一个或多个频率范围； 将源的每个所选频率范围内的数据与接收器的对应数据相关联，以确定对应于延迟时 间的、与源有关的每个所选频率范围的加权交叉频谱功率估计值； 通过使用延迟的范围，确定每个所选频率范围的最大加权交叉频谱功率估计值的总 和，其中所述总和具有最大值，使得所选频率范围的平均加权交叉频谱功率估计值的稀疏 性被最大化；以及 应用所确定的源和接收器之间的信号延迟来计算介质温度。2. 如权利要求1所述的方法，还包括：处理器将表示源和接收器处的声音信号的多个 样本布置到多个窗口中。3. 如权利要求1所述的方法，还包括：处理器将表示频域内的多个样本的数据布置在 多个单元中，并且选择具有最小噪声影响的一个或多个单元。4. 如权利要求1所述的方法，，其中所述多个加权交叉频谱功率估计值应用平滑相干 变换（SCOT)互相关。5. 如权利要求1所述的方法，其中，最大化所述稀疏性的函数被表示为：其中-d<tn<d，其中tn是范围[-d，d]内的时间变化；N是窗口数目；t是彳目号的延 迟时间；n是指示窗口的索引；k是指示源的索引；m是指示接收器的索引；Rn，k，m(T+tn)表 示在窗口n中所表示的、来自源k并且在接收器m处以时间差（T+tn)被接收的信号的平 滑相干变换互相关。6. 如权利要求2所述的方法，其中，窗口基于在给定感兴趣的温度范围的情况下，从源 到接收器的物理上最小的可能传播延迟。7. 如权利要求1所述的方法，还包括： 确定由多个源生成并且由多个接收器接收的多个信号的多个信号延迟。8. 如权利要求1所述的方法，其中，通过应用基于声音信号穿过的距离的物理模型，根 据所述多个信号延迟确定优选的信号延迟。9. 如权利要求1所述的方法，其中，所述方法被应用来确定燃气轮机中的温度。10. 如权利要求1所述的方法，其中，所述方法被应用来确定核电厂中的温度。11. 一种声学高温计系统，用于测量在源和接收器之间的声音信号通过具有温度的介 质的飞行时间，所述系统包括： 存储器，被使能为存储数据和指令； 处理器，被使能为执行从存储器取回的指令以执行以下步骤： 处理表示在源和接收器处的声音信号的多个样本，以产生表示频域内的多个样本的数 据； 将表示频域内的样本的数据布置在多个频率范围内，并且选择具有最小噪声影响的一 个或多个频率范围； 将源的每个所选频率范围内的数据与接收器的对应数据相关联，以确定对应于延迟时 间的、与源有关的每个所选频率范围的加权交叉频谱功率估计值； 通过使用延迟的范围，确定每个所选频率范围的最大加权交叉频谱功率估计值的总 和，其中所述总和具有最大值，使得所选频率范围的平均加权交叉频谱功率估计值的稀疏 性被最大化；以及 应用所确定的源和接收器之间的信号延迟来计算介质温度。12. 如权利要求11所述的系统，还包括：处理器将表示源和接收器处的声音信号的多 个样本布置到多个窗口中。13. 如权利要求11所述的系统，还包括：处理器将表示频域内的多个样本的数据布置 在多个单元中，并且选择具有最小噪声影响的一个或多个单元。14. 如权利要求11所述的系统，其中所述多个加权交叉频谱功率估计值应用平滑相干 变换（SCOT)互相关。15. 如权利要求11所述的系统，其中，最大化所述稀疏性的函数被表示为：其中-d<tn<d，其中tn是范围[-d，d]内的时间变化；N是窗口数目；t是彳目号的延 迟时间；n是指示窗口的索引；k是指示源的索引；m是指示接收器的索引；Rn，k，m(T+tn)表 示在窗口n中所表示的、来自源k并且在接收器m处以时间差（T+tn)被接收的信号的平 滑相干变换互相关。16. 如权利要求12所述的系统，其中，窗口基于在给定感兴趣的温度范围的情况下，从 源到接收器的物理上最小的可能传播延迟。17. 如权利要求11所述的系统，还包括： 处理器确定由多个源生成并且由多个接收器接收的多个信号的多个信号延迟。18. 如权利要求17所述的系统，其中，通过应用基于声音信号穿过的距离的物理模型， 根据所述多个信号延迟确定优选的信号延迟。19. 如权利要求11所述的系统，其中，所述方法被应用来确定燃气轮机中的温度。20. 如权利要求11所述的系统，其中，所述方法被应用来确定核电厂中的温度。
【专利摘要】在源和接收器处对穿过热气体的声音信号进行采样，并且在使可用信号内容最多的重叠的窗口中表示所述声音信号。处理每个窗口中的样本以便以频域中的不同的被稀疏化的单元表示。根据不同数据窗口的最大平滑相干变换互相关值的求和确定源和接收器之间的信号延迟，其中将窗口的平均平滑相干变换互相关的稀疏性最大化。确定一组延迟时间，其中删除离群值以估计飞行时间，其中根据所述飞行时间计算热气体的温度。
【IPC分类】G01K11/24, G01K13/02
【公开号】CN104995493
【申请号】CN201380057859
【发明人】H.克劳森, J.罗斯卡, M.X.严, U.P.德西尔瓦, N.H.乌利里奇
【申请人】西门子公司, 西门子能量股份有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2013年8月26日
【公告号】EP2893312A2, US20140064326, WO2014039303A2, WO2014039303A3