一种三维温度场构建装置、方法和设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了三维温度场构建装置、方法和设备，所述方法包括：根据所述空间坐标，控制所述信号传输模块驱动所述若干个超声波传感器按顺序循环发送控制信号，并接收由所述信号传输模块输出的反馈信号，得到所述控制信号的发送时间点和所述反馈信号的接收时间点；利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值；利用所述空间温度预值结合正态分布去噪法，得到空间温度值；利用所述空间温度值结合三维温度场重建法，得到三维温度场模型。本发明专利技术通过超声波传感器进行温度检测，保证温度检测连续性，从而保证三维温度场构建的准确性，通过正态分布去噪法，保证温度检测结果的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种三维温度场构建装置、方法和设备
本专利技术涉及三维温度场构建领域，特别涉及一种三维温度场构建装置、方法和设备。
技术介绍
室内温度对空调的各项设置参数具有决定性指导作用，对室内进行温度的分析研究是具有重要意义的，三维温度场是分析温度作用的基础。现有的三维温度场构建方法为：在空间内设置多个温度传感器，每个传感器检测对应点位的温度，根据多个点位的温度，构建出三维温度场，由于温度传感器是点位检测，无法保证温度检测的连续性，导致无法保证三维温度场的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种三维温度场构建装置、方法和设备，能够保证三维温度场的准确性和有效性。本专利技术解决其技术问题的解决方案是：第一方面，本专利技术提供了一种三维温度场构建装置，包括：若干个超声波传感器，分别设置于固定的空间坐标上，所述若干个超声波传感器用于发送超声波信号、接收超声波信号和产生反馈信号，所述若干个超声波传感器被配置为除发送超声波信号的超声波传感器之外的其他超声波传感器均能接收超声波信号；信号传输模块，与所述若干个超声波传感器分别电性连接，所述信号传输模块用于发送控制信号至所述若干个超声波传感器和接收所述反馈信号；信号处理模块，与所述信号传输模块电性连接，用于根据所述空间坐标，控制所述信号传输模块按顺序循环发送所述控制信号和接收所述反馈信号，得到所述控制信号的发送时间点和所述反馈信号的接收时间点；所述信号处理模块利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值；所述信号处理模块利用所述空间温度预值结合正态分布去噪法，得到空间温度值；所述信号处理模块利用所述空间温度值结合三维温度场重建法，得到三维温度场模型。进一步，所述超声波传感器设置于被测空间内，以所述被测空间的中心点为对称点对称设置，相邻的所述超声波传感器之间的距离相同。第二方面，本专利技术提供了一种三维温度场构建方法，所述三维温度场构建装置包括：若干个超声波传感器、信号传输模块和信号处理模块，所述若干个超声波传感器和所述信号处理模块分别与所述信号传输模块电性连接，所述若干个超声波传感器分别设置于固定的空间坐标上，所述方法包括：根据所述空间坐标，控制所述信号传输模块驱动所述若干个超声波传感器按顺序循环发送控制信号，并接收由所述信号传输模块输出的反馈信号，得到所述控制信号的发送时间点和所述反馈信号的接收时间点；利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值；利用所述空间温度预值结合正态分布去噪法，得到空间温度值；利用所述空间温度值结合三维温度场重建法，得到三维温度场模型。进一步，所述利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值，包括：利用所述空间坐标，得到局部被测区域；利用所述发送时间点、所述接收时间点，得到传输时间；利用所述空间坐标结合空间方程公式，得到声波路径，所述空间方程公式为：其中，(x1，y1，z1)为一个所述超声波传感器的空间坐标，(x2，y2，z2)为另一个所述超声波传感器的空间坐标，t为任意值；利用所述声波路径和所述传输时间，得到局部温度预值；利用所述局部被测区域和所述局部温度预值，得到空间温度预值。进一步，所述利用所述声波路径和所述传输时间，得到局部温度预值，包括：利用所述声波路径和所述传输时间，得到传播速度；利用所述传播速度结合空间传输时间公式，得到空间传输时间，所述空间传输时间公式为：其中，gk为传输时间，pk为任一声波路径，k为穿过三维温度场的有效声波传输时间总数；利用所述空间传输时间结合离散公式，得到离散空间传输时间，所述离散公式为：其中，m为被测空间划分的立方体网络个数，(x,y,z)为立方体网络的中心点坐标，εm为待定系数，为径向基函数：其中，a为径向基函数的形状参数，被测空间的大小和声波收发器的位置都影响形状参数的选取，利用所述离散空间传输时间结合重建公式，得到重建矩阵，所述重建公式为：其中，A为重建矩阵，g＝(g1,....,gk)T，ε＝(ε1,…,εM)；利用所述重建矩阵结合SVD分解公式，得到特征向量，所述SVD分解公式为：其中，σ1≥σ2≥……≥σγ≥0是重建矩阵A的γ个非零奇异值，γ是重建矩阵A的秩，U和V分别为正交矩阵AAT和ATA的特征向量；利用所述传输时间和所述特征向量结合空间三维温度场公式，得到局部温度预值，所述空间三维温度场公式为：其中，T(x,y,z)为被测空间三维温度场，f(x,y,z)为声速的倒数，B为气体的声音常数。进一步，所述利用所述重建矩阵结合SVD分解公式，得到特征向量，包括：将所述重建矩阵导入MALTAB软件；利用所述MALTAB软件，调用SVD分解函数，得到特征向量，所述SVD分解函数为：[U，S，V]＝svd(A)，其中，U和V分别为正交矩阵AAT和ATA的特征向量，S为对角矩阵。进一步，所述利用所述空间温度预值结合正态分布去噪法，得到空间温度值，包括：利用所述空间温度预值，得到数据集的标准差和数据集的均值；利用所述数据集的标准差和所述数据集的均值结合正态分布去噪法，得到三倍标准差的阈值区域，所述阈值区域为(μ-3σ，μ+3σ)，其中，μ为数据集的均值，σ为数据集的标准差；根据所述空间温度预值和所述阈值区域，得到空间温度值。进一步，所述利用所述空间温度值结合三维温度场重建法，得到三维温度场模型，包括：将所述空间温度值导入MALTAB软件；利用所述MALTAB软件，调用三次样条插值函数，得到插值温度矩阵，所述三次样条插值函数为：TD＝interp3(x，y，z，T，X，Y，Z，‘方法’)，其中x，y，z为已知的网格数据，X，Y，Z为由插值点构成的新的网格数据，T为插值前的M的点的温度值数据，返回值TD矩阵为所选插值后网格X，Y，Z点处的温度近似值；根据所述插值温度矩阵，调用三维切片图绘制函数，得到三维温度场模型，所述三维切片图绘制函数为：slice(X，Y，Z，TD，sx，sy，sz)，其中，TD是经过三次立方插值后的温度矩阵，sx，sy，sz分是用来确定x，y，z轴向上的切片的向量。第三方面，本专利技术提供了一种三维温度场构建设备，包括至少一个控制处理器和用于与至少一个控制处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个控制处理器执行的指令，指令被至少一个控制处理器执行，以使至少一个控制处理器能够执行如上所述的三维温度场构建方法。第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的三维温度场构建方法。第五方面，本专利技术还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维温度场构建装置，其特征在于，包括：/n若干个超声波传感器，分别设置于固定的空间坐标上，所述若干个超声波传感器用于发送超声波信号、接收超声波信号和产生反馈信号，所述若干个超声波传感器被配置为除发送超声波信号的超声波传感器之外的其他超声波传感器均能接收超声波信号；/n信号传输模块，与所述若干个超声波传感器分别电性连接，所述信号传输模块用于发送控制信号至所述若干个超声波传感器和接收所述反馈信号；/n信号处理模块，与所述信号传输模块电性连接，用于根据所述空间坐标，控制所述信号传输模块按顺序循环发送所述控制信号和接收所述反馈信号，得到所述控制信号的发送时间点和所述反馈信号的接收时间点；所述信号处理模块利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值；所述信号处理模块利用所述空间温度预值结合正态分布去噪法，得到空间温度值；所述信号处理模块利用所述空间温度值结合三维温度场重建法，得到三维温度场模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维温度场构建装置，其特征在于，包括：
若干个超声波传感器，分别设置于固定的空间坐标上，所述若干个超声波传感器用于发送超声波信号、接收超声波信号和产生反馈信号，所述若干个超声波传感器被配置为除发送超声波信号的超声波传感器之外的其他超声波传感器均能接收超声波信号；
信号传输模块，与所述若干个超声波传感器分别电性连接，所述信号传输模块用于发送控制信号至所述若干个超声波传感器和接收所述反馈信号；
信号处理模块，与所述信号传输模块电性连接，用于根据所述空间坐标，控制所述信号传输模块按顺序循环发送所述控制信号和接收所述反馈信号，得到所述控制信号的发送时间点和所述反馈信号的接收时间点；所述信号处理模块利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值；所述信号处理模块利用所述空间温度预值结合正态分布去噪法，得到空间温度值；所述信号处理模块利用所述空间温度值结合三维温度场重建法，得到三维温度场模型。


2.如权利要求1所述的三维温度场构建装置，其特征在于，所述超声波传感器设置于所述空间内，以所述空间的中心点为对称点对称设置，相邻的所述超声波传感器之间的距离相同。


3.一种三维温度场构建方法，应用于三维温度场构建装置，所述三维温度场构建装置包括：若干个超声波传感器、信号传输模块和信号处理模块，所述若干个超声波传感器和所述信号处理模块分别与所述信号传输模块电性连接，所述若干个超声波传感器分别设置于固定的空间坐标上，其特征在于，所述方法包括：
根据所述空间坐标，控制所述信号传输模块驱动所述若干个超声波传感器按顺序循环发送控制信号，并接收由所述信号传输模块输出的反馈信号，得到所述控制信号的发送时间点和所述反馈信号的接收时间点；
利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值；
利用所述空间温度预值结合正态分布去噪法，得到空间温度值；
利用所述空间温度值结合三维温度场重建法，得到三维温度场模型。


4.如权利要求3所述的三维温度场构建方法，其特征在于，所述利用所述发送时间点、所述接收时间点和所述空间坐标结合空间温度分析法，得到空间温度预值，包括：
利用所述空间坐标，得到局部被测区域；
利用所述发送时间点、所述接收时间点，得到传输时间；
利用所述空间坐标结合空间方程公式，得到声波路径，所述空间方程公式为：



其中，(x1，y1，z1)为一个所述超声波传感器的空间坐标，(x2，y2，z2)为另一个所述超声波传感器的空间坐标，t为任意值；
利用所述声波路径和所述传输时间，得到局部温度预值；
利用所述局部被测区域和所述局部温度预值，得到空间温度预值。


5.如权利要求4所述的三维温度场构建方法，其特征在于，所述利用所述声波路径和所述传输时间，得到局部温度预值，包括：
利用所述声波路径和所述传输时间，得到传播速度；
利用所述传播速度结合空间传输时间公式，得到空间传输时间，所述空间传输时间公式为：



其中，gk为传输时间，pk为任一声波路径，k为穿过三维温度场的有效声波传输时间总数；
利用所述空间传输时间结合离散公式，得到离散空间传输时间，所述离散公式为：



其中，m为被测空间划分的立方体网络个数，(x,y,z)为立方体网络的中心点...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金恩，黄炜蓥，林炜欣，杨楚涛，滕晓岚，梁淑芬，李晓明，朱麟涛，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东;44