郑丽君，闫 勇，胡永辉，符贵梅

基于物理参数反演的木质颗粒声学特性研究*

郑丽君1，闫 勇2，胡永辉1†，符贵梅1

（1. 华北电力大学 控制与计算机工程学院，北京 102206；2. 英国肯特大学 工程与数字艺术学院，肯特 CT2 7NT）

声学技术可用于非侵入式地测量木质颗粒的温度。为建立堆积生物质的声学测温模型，有必要对堆积生物质的声学特性进行研究。木质颗粒被视作刚性框架多孔介质，选择Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和Pàde近似模型作为木质颗粒的声学模型，利用阻抗管法测量木质颗粒（厚度100 mm）在频率范围为200～1 500 Hz的声波垂直入射时的声表面特性阻抗和吸声系数，使用Nelder-Mead算法和遗传算法对声表面特性阻抗和吸声系数的代价函数进行优化计算，确定模型中的物理参数。基于所建立的声学模型计算木质颗粒在不同频率和不同温度下的声速。结果表明，声波在木质颗粒之间的孔隙中的传播存在频散现象，室温23℃时，木质颗粒中的声速处于200～220 m/s范围内，此后随温度的增加，速度的变化梯度只有空气中声速随温度变化的一半，与已有研究的实验结果保持一致，验证了使用多孔介质声学理论建立堆积生物质测温模型的可行性。

木质颗粒；温度测量；声学特性；物理参数反演

0 引 言

生物质原料常被制成如木质颗粒等成型颗粒，用于发电产热。生物质存储过程中存在自加热现象，会造成质量、热量损失，甚至引发自燃和火灾[1]。对堆积生物质内部温度进行监测有助于确保生物质利用的安全性和经济性。……