一种量热计算方法技术

本发明专利技术涉及一种量热计算方法，具体为一种可在动态过渡区间进行平衡终值计算的量热算法。该方法包括四个执行阶段，(一)基础数据收集阶段，(二)系统特征值解析阶段，(三)曲线形状甄别阶段，(四)平衡终值计算阶段。本发明专利技术通过对所采集的数据引入即时迭代数值计算算法处理，归纳测量过程的动态区间的数据规律，推演系统运行趋势，从而在达到稳态前的动态区域时段内即可获得测量结果，使测量不必依赖系统整体热平衡稳定状态的建立，可显著缩短量热测量时间，大幅提升量热测量的时间效率。大幅提升量热测量的时间效率。大幅提升量热测量的时间效率。

【技术实现步骤摘要】
一种量热计算方法


[0001]本专利技术属于量热技术，特别涉及一种可在动态过渡区间进行平衡终值计算的量热算法。

技术介绍

[0002]现有量热技术一般依靠温度相关量进行热功率表征，而后通过核素特征功率值计算核素质量。热功率的表征依赖于热平衡状态的建立，待测样品在量热元件内形成稳定的温度梯度才能有效输出热功率关联信号值。目前技术而言，建立热平衡耗时较长，量热计量时间效率较低。
[0003]适当的实物改进可一定程度上缩短量热测量时间，比较典型的例如精细结构设计、引入预热系统、采用伺服测量模式等，但实体改造成型即固化，适应性有限，且均未改变测量依赖平衡建立的本质，效果也有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是在现有量热技术实物设计基础上，提供一种量热计算方法，引入预测算法设计，利用量热测量尚未建立热平衡的过渡态区间数据，计算预测平衡态终值，有效降低量热测量获得有效数据的必要投入时间，提高量热计量时间效率。
[0005]本专利技术的技术方案如下：一种量热计算方法，包括如下步骤：
[0006](1)进行基础数据收集，形成计算方法可以运行的最小数据集，所述基础数据为实体量热设备本身热功率关联信号值随时间的变化关系；
[0007](2)持续收集新的基础数据进入基础数据集，并利用所形成的新的基础数据集进行即时数值计算及系统特征值解析处理，生成特征时间常数τ及平衡判据；
[0008](3)针对生成的特征时间常数τ的数据集进行算法处理，产生稳定性判据，并以此判定曲线形式，若为非常规曲线，则返回步骤(1)更改参数设置，重新进行基础数据收集；若为常规曲线则进入步骤(4)；
[0009](4)进行平衡曲线及终值的计算确定，产生平衡预测终值A及测量不确定度dA。
[0010]根据一个实施例，如上所述的量热计算方法，步骤(1)中所述的实体量热设备本身热功率关联信号为能够响应温度变化的可观测信号。
[0011]进一步地，所述热功率关联信号为热电势信号。
[0012]根据一个实施例，如上所述的量热计算方法，步骤(1)中所述的基础数据的收集长度满足算法计算所需t
E
+t
S
，其中t
E
为偏移时间，代表算法作用前需舍弃的数据点集，用于去除初始状态可能存在的非规律性数据；t
S
为最小有效基础数据集；
[0013]根据一个实施例，如上所述的量热计算方法，步骤(2)中所述的解析处理随时间推进循环进行。
[0014]进一步地，步骤(2)中包含异常值剔除、数据平滑、噪声分离等各类可用于改善或改变曲线形式以更好地进行后续解析过程的数据预处理方法。
[0015]进一步地，步骤(2)中所述的系统特征值解析采用最小二乘法的非线性迭代拟合。
[0016]进一步地，步骤(2)中所述的系统特征值解析的核心算法为多指数项预测算法。
[0017]进一步地，步骤(2)中所述特征值解析分四步实现：1)确定非线性迭代拟合入口初值计算所需参数；2)利用步骤1)所确定参数计算产生入口指数分量和入口对数分量；3)合理组合指数分量及对数分量，产生入口初值；4)以步骤3)所确定入口初值为基础，进行非线性迭代拟合，产生瞬态系统特征值。
[0018]根据一个实施例，如上所述的量热计算方法，步骤(2)中所述的平衡判据采用t
i
时刻预测终值t
i
‑1时刻预测终值t
i
‑1时刻拟合下一时刻值t
i
时刻实测信号值t
i
时刻实测信号标准差特征时间常数τ、与τ相关的增益系数k确定。
[0019]进一步地，采用如下关系作为是否可进行终值预测的平衡判据：
[0020][0021][0022]t
C
≥k*τ
[0023]其中：
[0024]表示t
i
时刻预测信号终值，mV
[0025]表示t
i
‑1时刻预测信号终值，mV
[0026]表示t
i
‑1时刻拟合下一时刻信号值，mV
[0027]表示t
i
时刻实测信号值，mV
[0028]表示t
i
时刻实测信号标准差，mV
[0029]τ表示特征时间常数，
[0030]k表示与τ相关的增益系数，
[0031]t
C
表示总测试时间，min。
[0032]根据一个实施例，如上所述的量热计算方法，步骤(3)中所述稳定性判据采用连续多次即时计算所得τ值离散程度确定。
[0033]进一步地，若所述稳定性判据较差(数值较大)，则认定为非常规曲线。
[0034]根据一个实施例，如上所述的量热计算方法，步骤(4)中测量不确定度可以下式表征：
[0035][0036]式中：
[0037]D
i
表示t
i
时刻实测信号值，
[0038]f(t
i
)表示t
i
时刻拟合信号值，
[0039]n表示拟合数据点数，
[0040]m表示拟合参数个数。
[0041]本专利技术的有益效果如下：本专利技术的预测算法在现有稳态量热技术的基础上，通过对所采集的数据引入即时迭代数值计算算法处理，归纳测量过程的动态区间的数据规律，推演系统运行趋势，从而在达到稳态前的动态区域时段内即可获得测量结果，使测量不必依赖系统整体热平衡稳定状态的建立，可显著缩短量热测量时间，大幅提升量热测量的时间效率。所述方法不涉及任何实体改造，利用现有数据获取系统，在原有数据处理终端采用数据备份、数据分区及算法设计的方式，进行数据处理，不影响原有稳态平衡测量的数据采集处理，使改造后的量热系统兼具稳态测量及平衡预测功能，可拓宽其应用空间。
附图说明
[0042]图1为本专利技术具体实施例中平衡预测算法作用区间的示意图；
[0043]图2为本专利技术具体实施例中平衡预测算法运行逻辑示意图。
具体实施方式
[0044]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0045]本专利技术提供的量热计算方法是一种平衡终值预测算法，包括以下四个执行阶段，依次顺序执行：
[0046](一)基础数据收集阶段
[0047]本阶段依据相关设置进行基础数据获取及累积。基础数据为各实体量热设备本身热功率关联信号值随时间的变化关系，该阶段累积产生预测核心算法可以运行的最小数据集。
[0048](二)系统特征值解析阶段
[0049]本阶段进行数据的持续收集、即时数值计算及系统特征值解析。系统不断补充追加新采集的数据进入基础数据集，并即时利用所形成的新数据集进行解析处理，产生特征时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量热计算方法，包括如下步骤：(1)进行基础数据收集，形成计算方法可以运行的最小数据集，所述基础数据为实体量热设备本身热功率关联信号值随时间的变化关系；(2)持续收集新的基础数据进入基础数据集，并利用所形成的新的基础数据集进行即时数值计算及系统特征值解析处理，生成特征时间常数τ及平衡判据；(3)针对生成的特征时间常数τ的数据集进行算法处理，产生稳定性判据，并以此判定曲线形式，若为非常规曲线，则返回步骤(1)更改参数设置，重新进行基础数据收集；若为常规曲线则进入步骤(4)；(4)进行平衡曲线及终值的计算确定，产生平衡预测终值A及测量不确定度dA。2.如权利要求1所述的量热计算方法，其特征在于，步骤(1)中所述的实体量热设备本身热功率关联信号为能够响应温度变化的可观测信号。3.如权利要求2所述的量热计算方法，其特征在于，所述热功率关联信号为热电势信号。4.如权利要求1所述的量热计算方法，其特征在于，步骤(1)中所述的基础数据的收集长度满足算法计算所需t
E
+t
S
，其中t
E
为偏移时间，代表算法作用前需舍弃的数据点集，用于去除初始状态可能存在的非规律性数据；t
S
为最小有效基础数据集。5.如权利要求1所述的量热计算方法，其特征在于，步骤(2)中所述的系统特征值解析采用最小二乘法的非线性迭代拟合；所述的系统特征值解析的核心算法为多指数项预测算法。6.如权利要求5所述的量热计算方法，其特征在于，步骤(2)中所述系统特征值解析分四步实现：1)确定非线性迭代拟合入口初值计算所需参数；2)利用步骤1)所确定参数计算产生入口指数分量和入口对数分量；3)组合指数分量及对数分量，产生入口初...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽飞，武超，胡石林，任英，吕卫星，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：