一种运动物体的测温方法技术

本发明专利技术提供了一种运动物体的测温方法，包括如下步骤：1)建立绝对运动参考系、动系和动点；2)判断被测物体的运动状态，将被测物体的绝对运动分解为牵连运动和相对运动，同时按运动特点将绝对运动分为直线运动、绕定轴的转动和直线运动与定轴转动的合成运动；3)确定具体的测温与计算方法：根据测温点位置的不同，将被测物体的测温点分为内部测温点和边界测温点；根据被测物体运动速度的不同，将被测物体分为速度低的黑金属、速度高的黑金属和非黑金属；根据不同的情况选用接触式直接测量法或者非接触式测量法；当采用非接触式测量法时，被测物体的温度＝T实测+△T修正。

A Method of Temperature Measurement for Moving Objects

【技术实现步骤摘要】
一种运动物体的测温方法
本专利技术涉及一种测温方法与技术，尤其是对移动物体的测温。
技术介绍
对物体温度的测量，有多种方法和技术，如热电偶法，热成像技术，数值计算法，接触式与非接触式测量，直接法与间接法等等。但是，这些技术方法往往限于对一般静止固体的温度测量；非接触式直接热成像测量钢水温度可达到2度左右的精度；热电偶可以直接精确测得空间某点的温度及其变化；间接测量+分析计算可以得到工程上认可的精度范围。但对于高精度温度测量，尤其是对运动物体温度测量者很难达到要求。高速车削测量工件某点温度，高铁制动中制动片指定点温度变化等，缺少有效方法进行精确测量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种运动物体的测温方法，解决运动物体的测温问题。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种运动物体的测温方法，包括如下步骤：1)建立绝对运动参考系、动系和动点；2)判断被测物体的运动状态，将被测物体的绝对运动分解为牵连运动和相对运动，同时按运动特点将绝对运动分为直线运动、绕定轴的转动和直线运动与定轴转动的合成运动；3)确定具体的测温与计算方法：根据测温点位置的不同，将被测物体的测温点分为内部测温点和边界测温点；根据被测物体运动速度的不同，将被测物体分为速度低的黑金属、速度高的黑金属和非黑金属；根据不同的情况选用接触式直接测量法或者非接触式测量法；当采用非接触式测量法时，被测物体的温度＝T实测+△T修正。在一较佳实施例中：所述修正值△T修正通过插值计算:△T修正＝△β×d式中，△β为单位距离的温度梯度；d为测量装置测取点至预测边界点在温度梯度方向上的距离。在一较佳实施例中：所述△T修正通过差分计算：利用网格划分函数O(i)来差分计算△T修正：△T修正＝O(k)+O(h2)式中，k为连续时间间隔；h为空间两个连续位置的间隔；O为函数关系，具体描述如下：将空间分割为x0，x1……xj；将时间分割为t0，t1……tn；假定在时间和空间上都是均匀网格划分，空间两个连续位置的间隔为h，连续时间间隔为k；则，某一时刻某一空间的温度可表示为：T(xj，tn)＝Tjn根据r＝k/h2，可得迭代公式Tjn+1＝(1-2r)Tjn+rTj-1n+rTj+1n＝△T修正。在一较佳实施例中：所述测温点为内部测温点时，采用接触式直接测量法。在一较佳实施例中：所述测温点为边界测温点时，采用非接触式间接测量法。在一较佳实施例中：所述被测物体为速度低的黑金属时，采用接触式直接测量法。在一较佳实施例中：所述被测物体为速度高的黑金属或非黑金属时，采用非接触式间接测量法附图说明图1为本专利技术优选实施例中动参考系的示意图；图2为本专利技术优选实施例中接触式测量法的示意图；图3为本专利技术优选实施例中非接触式测量法的示意图；图4为本专利技术优选实施例中平行支承机构的示意图；图5为本专利技术优选实施例中跟随机构的示意图。具体实施方式为了使本专利技术技术方案更加清楚，现将本专利技术结合实施例和附图做进一步说明。本实施例中，提供了一种运动物体的测温方法，依靠的方法是测温装置与运动物体同步运动，再运用人工热电偶对运动物体进行测温。根据测温点位置的不同，具体分为以下两种：1.物体内部点测温运用测量平台，在被测物体上直接装上热电偶并测温；但在绝大多数情况下，并不适宜安装热电偶，需单独设计测温装置，具体分为：(a)将测温装置直接绑定在被测物体上；(b)运用专门设计的测量平台。2.物体边界点测温(a)如果被测点可以接触上述各种方法同样适用；(b)当人工热电偶的测物端处于某一边界时，由于这样那样的原因与被测点的物体不能接触，则可采用：实测+修正计算T＝T实测+△T修正(1)式中，T被测物体的温度；T实测是用人工热电偶测取的边界点附近的温度；△T修正是修正计算的偏差值。1.△T修正采用插值法计算：△T修正＝△β×d(2)式中，△β为单位距离的温度梯度(deg/mm)；d为人工热电偶测取点至预测边界点在温度梯度方向上的距离(mm)。温度梯度△β的采用插值法计算：利用三次样条函数求解温度梯度，及S(x)＝△β(a)构造三次样条函数:定义:函数S(x)∈C2[a,b]，且在每个小区间[xj,xj+1]上是三次多项式，其中a＝x0<x1<...<xn＝b是给定节点，则S(x)是节点x0,x1,...xn上的三次样条函数。若在节点xj上给定函数值Yj＝f(Xj).(j＝0,1,,n)，并成立S(xj)＝yj.(j＝0,1,,n)，则称S(x)为三次样条插值函数。考虑边界条件：采用非扭结边界(使两端点的三阶导与这两端点的邻近点的三阶导相等)。(b)数学表达式一种常用的样条插值设[a，b]上的插值节点构成[a，b]的一个分划Δ：a＝x0<x1<…<xn＝b，f(x)于各节点的值是f(xi)＝fi(i＝0，1，…，n).三次样条插值问题是求[a，b]上关于分划Δ的三次样条函数s(x).根据s(x)应满足的两个条件于[xi，xi+1]，有S(x)＝Mi(xi+1-x)3/(6hi)+Mi+1(x-xi)3/(6hi)+(xi+1-x)((fi/hi-Mihi/6+(x-xi)((fi+1/fi)-Mi+1hi/6)其中hi＝xi+1-xi(i＝0，1，…，n-1)，Mi＝s″(xi)为待定参数.M0，M1，…，Mn满足线性方程组hi-1Mi-1+2(hi-1+hi)Mi+hiMi+1＝6((fi-1-fi)/hi-(fi-fi-1)/hi-1)(3)(i＝1.2….,n-1)方程组(3)是含有n+1个未知数Mi(i＝0，1，…，n)的由n-1个方程组成的线性方程组，不能定解.为此尚需补充两个条件.一般，在插值区间两个端点各补充一个条件，通常称为端点条件.最常用的端点条件有三种类型：(i).s′(x0)＝f0′，s′(xn)＝fn′.(ii).s″(x0)＝f0″，s″(xn)＝fn″.(iii).s(x0)＝s(xn)(j＝0，1，2).用Mi表示，这三种条件依次为：(i)2M0+M1＝6((f1-f0)/h0-f0’)Mn-1+2Mn＝6(fn’-(fn-fn-1)/hn-1)/hn-1(ii)M0＝f”,Mn＝fn”(iii)Mn＝M0λnM1+μnMn-1+2Mn＝dnλn＝h0/(h0+hn-1)μn＝1-λndn＝6((f1-f0)/h0+(fn-fn-1)/hn-1)/(h0-hn-1)(c)求解过程(i)将方程组(3)与三种端点条件的任何一种联合，解关于M0，M1，…，Mn的线性方程组.(ii)将Mi(i＝0，1，…，n)代入S(x)＝Mi(xi+1-x)3/(6hi)+Mi+1(x-xi)3/(6hi)+(xi+1-x)((fi/hi-Mihi/6+(x-xi)((fi+1/fi)-Mi+1hi/6)，就得到s(x)关于各子区间的表达式.2.△T修正采用差分法计算：利用网格划分函数O(i)来差分计算△T修正，有公式：△T修正＝O(k)+O(h2)(4)式中，k为连续时间间隔；h为空间两个连续位置的间隔；O为函数关系。具体描述如下：将空间分割为x0，x1……xj；将空间分割为t0，t1……tn。假定在时间和空间上都是均匀网格划分，空间两个连续位置的间隔为h，连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动物体的测温方法，其特征在于包括如下步骤：1)建立绝对运动参考系、动系和动点；2)判断被测物体的运动状态，将被测物体的绝对运动分解为牵连运动和相对运动，同时按运动特点将绝对运动分为直线运动、绕定轴的转动和直线运动与定轴转动的合成运动；3)确定具体的测温与计算方法：根据测温点位置的不同，将被测物体的测温点分为内部测温点和边界测温点；根据被测物体运动速度的不同，将被测物体分为速度低的黑金属、速度高的黑金属和非黑金属；根据不同的情况选用接触式直接测量法或者非接触式测量法；当采用非接触式测量法时，被测物体的温度＝T实测+△T修正。

【技术特征摘要】
1.一种运动物体的测温方法，其特征在于包括如下步骤：1)建立绝对运动参考系、动系和动点；2)判断被测物体的运动状态，将被测物体的绝对运动分解为牵连运动和相对运动，同时按运动特点将绝对运动分为直线运动、绕定轴的转动和直线运动与定轴转动的合成运动；3)确定具体的测温与计算方法：根据测温点位置的不同，将被测物体的测温点分为内部测温点和边界测温点；根据被测物体运动速度的不同，将被测物体分为速度低的黑金属、速度高的黑金属和非黑金属；根据不同的情况选用接触式直接测量法或者非接触式测量法；当采用非接触式测量法时，被测物体的温度＝T实测+△T修正。2.根据权利要求1所述的一种运动物体的测温方法，其特征在于：所述修正值△T修正通过插值计算:△T修正＝△β×d式中，△β为单位距离的温度梯度；d为测量装置测取点至预测边界点在温度梯度方向上的距离。3.根据权利要求1所述的一种运动物体的测温方法，其特征在于：所述△T修正通过差分计算：利用网格划分函数O(i)来差分计算△T修正：△T...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾立志，周丽勤，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35