发电技术 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 361-369.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23115
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张立峰, 董祥虎
收稿日期:
2024-09-14
修回日期:
2024-10-20
出版日期:
2025-04-30
发布日期:
2025-04-23
作者简介:
基金资助:
Lifeng ZHANG, Xianghu DONG
Received:
2024-09-14
Revised:
2024-10-20
Published:
2025-04-30
Online:
2025-04-23
Supported by:
摘要:
目的 声学层析成像作为非侵入式温度检测技术,在工业过程监测中具有重要价值,但其受限于病态反演导致的空间分辨率不足与噪声敏感问题。为此,提出了一种基于鲁棒正则化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的声学层析温度分布重建方法。 方法 构建两阶段重建框架,第一阶段基于声波飞行时间与低分辨率温度数据训练网络,获得粗网格下的低分辨率温度分布;第二阶段利用低分辨率温度分布与高分辨率温度分布训练网络,得到细网格下温度分布的高分辨率重建。对典型的温度场模型进行数值模拟,并与传统的Tikhonov正则化方法、Landweber算法、代数重建算法(algebraic reconstruction technique,ART)及ELM算法进行对比。 结果 鲁棒正则化ELM算法的平均相对误差和均方根误差分别为0.28%和0.38%,重建质量明显高于其他算法。 结论 基于鲁棒正则化ELM的声学层析温度分布重建方法兼顾计算效率与重建精度,为电站锅炉等设备的高分辨率温度监测提供了新方案,特别是在高温、强干扰等恶劣工况下展现出重要工程应用价值。
中图分类号:
张立峰, 董祥虎. 基于鲁棒正则化极限学习机的声学层析温度分布重建[J]. 发电技术, 2025, 46(2): 361-369.
Lifeng ZHANG, Xianghu DONG. Reconstruction of Temperature Distribution in Acoustic Tomography Based on Robust Regularized Extreme Learning Machine[J]. Power Generation Technology, 2025, 46(2): 361-369.
重建算法 | EARE | ERMSE |
---|---|---|
Tikhonov | 6.59 | 11.11 |
ART | 4.36 | 6.92 |
Landweber | 4.68 | 7.19 |
ELM | 0.26 | 0.38 |
RELM-IRLS | 0.16 | 0.22 |
表1 单峰温度分布重建误差 (%)
Tab. 1 Reconstruction errors of single-peak temperature distribution
重建算法 | EARE | ERMSE |
---|---|---|
Tikhonov | 6.59 | 11.11 |
ART | 4.36 | 6.92 |
Landweber | 4.68 | 7.19 |
ELM | 0.26 | 0.38 |
RELM-IRLS | 0.16 | 0.22 |
重建算法 | EARE | ERMSE |
---|---|---|
Tikhonov | 8.10 | 11.70 |
ART | 6.35 | 9.18 |
Landweber | 6.43 | 8.83 |
ELM | 0.44 | 0.62 |
RELM-IRLS | 0.29 | 0.40 |
表2 双峰温度分布重建误差 (%)
Tab. 2 Reconstruction errors of double-peak temperature distribution
重建算法 | EARE | ERMSE |
---|---|---|
Tikhonov | 8.10 | 11.70 |
ART | 6.35 | 9.18 |
Landweber | 6.43 | 8.83 |
ELM | 0.44 | 0.62 |
RELM-IRLS | 0.29 | 0.40 |
重建算法 | EARE | ERMSE |
---|---|---|
Tikhonov | 9.02 | 11.59 |
ART | 7.98 | 10.32 |
Landweber | 7.24 | 9.09 |
ELM | 0.54 | 0.72 |
RELM-IRLS | 0.41 | 0.54 |
表3 四峰温度分布重建误差 (%)
Tab. 3 Reconstruction errors of four-peak temperature distribution
重建算法 | EARE | ERMSE |
---|---|---|
Tikhonov | 9.02 | 11.59 |
ART | 7.98 | 10.32 |
Landweber | 7.24 | 9.09 |
ELM | 0.54 | 0.72 |
RELM-IRLS | 0.41 | 0.54 |
重建算法 | 单峰 | 双峰 | 四峰 |
---|---|---|---|
Tikhonov | 0.001 | 0.003 | 0.002 |
ART | 0.328 | 0.312 | 0.334 |
Landweber | 0.120 | 0.121 | 0.136 |
ELM | 0.031 | 0.031 | 0.029 |
RELM-IRLS | 0.052 | 0.051 | 0.043 |
表4 重建时间 (s)
Tab. 4 Reconstruction time
重建算法 | 单峰 | 双峰 | 四峰 |
---|---|---|---|
Tikhonov | 0.001 | 0.003 | 0.002 |
ART | 0.328 | 0.312 | 0.334 |
Landweber | 0.120 | 0.121 | 0.136 |
ELM | 0.031 | 0.031 | 0.029 |
RELM-IRLS | 0.052 | 0.051 | 0.043 |
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