一种超低温试验箱的快速温变方法技术

本发明专利技术提供了一种超低温试验箱的快速温变方法，涉及试验箱温度控制技术领域。在本申请中，基于超声波采集的数据求得超低温试验箱内声波的传播速度，通过声波传播时间和传播路径进行反演，重建声波传播速度分布，即可重建温度场分布进而得到监测点对应的实时温度，然后根据实时温度和目标温度、目标时间等参数进行计算，得到相应的温控参数以达到快速调温的目的。而且，通过本方法在达到预设阈值之前以最大的输出功率进行加温或降温，然后再以目标温度进行恒温降温或加热，以避免出现温度过冲、过大的现象，降低工作能耗。降低工作能耗。降低工作能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种超低温试验箱的快速温变方法


[0001]本专利技术涉及试验箱温度控制
，具体而言，涉及一种超低温试验箱的快速温变方法。

技术介绍

[0002]快速温度变化试验箱是一种在短时间内提供高、低温快速变化的环境设备，其温度变化范围为
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70℃～150℃，升降温速率一般为5～10℃/min，主要用于电工、电子、通讯、仪器仪表、科研等领域的产品进行快速温度变化环境的性能测试、筛选或考核实验，是科学研究、技术开发、生产和质量控制领域理想的环境试验设备。该试验箱除了要满足升降温速率的要求外，还对试验箱能够实现快速的线性变温以及防止温度的过冲和保持温度的稳定性有一定的要求，因此对控制系统便提出了较高的要求。
[0003]但是，由于传统的PID控制加热器平衡冷量的控制方法存在缺陷，不仅不能很好的抑制在快速升降温试验过程中出现试验区温度过冲、过大的现象，还会造成工作能耗的过度消耗，延长温度达到平稳的时长。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超低温试验箱的快速温变方法、装置、设备及可读存储介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]本申请提供了一种超低温试验箱的快速温变方法，包括：
[0006]获取实验的目标温度、目标时间，以及超低温试验箱内基于时间序列采集的超声波特征参数和环境特征参数；所述超声波特征参数至少包括两组超声波观测值，每组所述超声波观测值包括超声波发射器的第一坐标及其发射时间，以及超声波接收器的第二坐标及其接收时间；所述环境特征参数至少包括所述超低温试验箱内气体的类别、气体的定压比热容、气体的定容比热容和气体的摩尔质量；
[0007]基于所述时间序列，根据每个所述超声波特征参数和所述环境特征参数分别计算，得到第一参数，所述第一参数为所述超低温试验箱腔体内的实时温度；
[0008]基于每个所述第一参数和所述目标温度的差值，判断所述差值是否小于零，若所述差值小于零，则开启加热系统并判断更新后的所述差值是否大于或等于第一阈值，更新后的所述差值是基于所述时间序列的后一时次的所述第一参数与所述目标温度的差值，所述第一阈值为所述目标温度与预设固定温度的差值的绝对值；若更新前的所述差值大于零，则进行降温操作；若更新前的所述差值等于零，则进行保温操作；
[0009]在更新前的所述差值小于零的情况下，若更新后的所述差值大于或等于所述第一阈值，则根据所述目标温度进行恒温加热；若更新后的所述差值小于所述第一阈值，则根据更新后的所述差值、所述目标时间、热量公式和电能公式计算，对超低温试验箱进行快速调温。
[0010]本申请至少包括以下有益效果：
[0011]在本申请中，基于超声波采集的数据求得超低温试验箱内声波的传播速度，通过声波传播时间和传播路径进行反演，重建声波传播速度分布，即可重建温度场分布进而得到监测点对应的实时温度，然后根据实时温度和目标温度、目标时间等参数进行计算，得到相应的温控参数以达到快速调温的目的。而且，通过本方法在达到预设阈值之前以最大的输出功率进行加温或降温，然后再以目标温度进行恒温降温或加热，以避免出现温度过冲、过大的现象，降低工作能耗。
[0012]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0014]图1为本专利技术实施例中所述的超低温试验箱的快速温变方法流程示意图；
[0015]图2为本专利技术实施例中所述的超低温试验箱的快速温变装置结构示意图；
[0016]图3为本专利技术实施例中所述的超低温试验箱的快速温变设备结构示意图。
[0017]图中：700
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超低温试验箱的快速温变装置；710
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获取模块；720
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计算模块；721
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获取子单元；722
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模拟单元；723
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第一计算单元；724
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提取单元；725
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第二计算单元；730
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温控模块；731
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更新单元；732
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降温单元；740
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微调模块；800
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超低温试验箱的快速温变设备；801
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处理器；802
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存储器；803
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多媒体组件；804
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I/O接口；805
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通信组件。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0020]实施例1：
[0021]参见图1，图1为本专利技术实施例中所述的超低温试验箱的快速温变方法流程示意图，图中示出了本方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3和骤S4。
[0022]步骤S1、获取实验的目标温度、目标时间，以及超低温试验箱内基于时间序列采集的超声波特征参数和环境特征参数；所述超声波特征参数至少包括两组超声波观测值，每
组所述超声波观测值包括超声波发射器的第一坐标及其发射时间，以及超声波接收器的第二坐标及其接收时间；所述环境特征参数至少包括所述超低温试验箱内气体的类别、气体的定压比热容、气体的定容比热容和气体的摩尔质量。
[0023]可以理解的是，在本步骤中，根据实际需求向超低温试验箱中自定义输入目标温度和目标时间，并通过红外测距仪等距离传感器采集超低温试验箱的内腔几何参数、超声波的位置参数等，通过超声波的发射装置和接收装置采集信号传输路径和信号，基于上述超声波观测值计算超声波传输速率。根据超低温试验箱通入的单一气体的种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低温试验箱的快速温变方法，其特征在于，包括：获取实验的目标温度、目标时间，以及超低温试验箱内基于时间序列采集的超声波特征参数和环境特征参数；所述超声波特征参数至少包括两组超声波观测值，每组所述超声波观测值包括超声波发射器的第一坐标及其发射时间，以及超声波接收器的第二坐标及其接收时间；所述环境特征参数至少包括所述超低温试验箱内气体的类别、气体的定压比热容、气体的定容比热容和气体的摩尔质量；基于所述时间序列，根据每个所述超声波特征参数和所述环境特征参数分别计算，得到第一参数，所述第一参数为所述超低温试验箱腔体内的实时温度；基于每个所述第一参数和所述目标温度的差值，判断所述差值是否小于零，若所述差值小于零，则开启加热系统并判断更新后的所述差值是否大于或等于第一阈值，更新后的所述差值是基于所述时间序列的后一时次的所述第一参数与所述目标温度的差值，所述第一阈值为所述目标温度与预设固定温度的差值的绝对值；若更新前的所述差值大于零，则进行降温操作；若更新前的所述差值等于零，则进行保温操作；在更新前的所述差值小于零的情况下，若更新后的所述差值大于或等于所述第一阈值，则根据所述目标温度进行恒温加热；若更新后的所述差值小于所述第一阈值，则根据更新后的所述差值、所述目标时间、热量公式和电能公式计算，对超低温试验箱进行快速调温。2.根据权利要求1所述的超低温试验箱的快速温变方法，其特征在于，所述更新前的所述差值大于零，则进行降温操作包括：若更新前的所述差值大于零，则开启制冷系统并判断更新后的所述差值是否小于或等于第二阈值，更新后的所述差值是基于所述时间序列的后一时次的所述第一参数与所述目标温度的差值，所述第二阈值为所述目标温度与预设固定温度之差；若更新后的所述差值小于或等于所述第二阈值，则根据所述目标温度进行恒温降温；若更新后的所述差值大于所述第二阈值，则根据更新后的所述差值、所述目标时间、热量公式和电能公式计算，对超低温试验箱进行快速调温。3.根据所述权利要求1所述的超低温试验箱的快速温变方法，其特征在于，基于所述时间序列，根据每个所述超声波特征参数和所述环境特征参数分别计算，得到第一参数包括：基于所述时间序列，根据同一时刻下的所述超声波特征参数计算，分别确定声波传播路径集合和时间向量集合；所述声波传播路径集合中的每条声波传播路径为从所述超声波发射器到达所述超声波接收器声波传播时间最短的路径，所述超声波发射器与所述超声波接收器异面设置于所述超低温试验箱内部；时间向量集合中的每个时间向量分别与所述声波传播路径的声波传播所用时间相对应；基于每个对应的所述声波传播路径集合和所述时间向量集合，利用互相关算法分别计算，得到声波实际传播速度；基于所有的所述声波实际传播速度和所述声波传播路径集合，利用多项式修正径向基函数构建温度场模型；基于所述温度场模型，利用Tikhonov正则化方法求解，得到所述第一参数。4.根据所述权利要求1所述的超低温试验箱的快速温变方法，其特征在于，所述超低温试验箱的快速温变方法还包括：
基于所述环境特征参数，分别获取所述超低温试验箱的腔体几何参数、进风口的坐标参数、出风口的坐标参数、导流板角度参数和风速参数；基于所述环境特征参数构建流场模型并利用CCD设计方法进行划分网格得到至少九个监控区域；基于所有的所述监控区域导入Fluent中，并根据Realizable k
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ε湍流模型利用SIMPLEC算法进行求解，分别得到气流响应面和每个所述监控区域的气流流量；将所有的所述气流流量导入CFD
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post中计算，得到每个所述监控区域的流量均匀度；基于所述流量均匀度、所述气流响应面和每个所述监控区域的气流流量，利用灵敏度分析法确定关键参数影响度；基于所述关键参数影响度和所述流量均匀度，利用目标遗传算法求解分别得到所述进风口的坐标参数、所述出风口的坐标参数和所述导流板角度参数的最佳设置参数。5.根据所述权利要求4所述的超低温试验箱的快速温变方法，其特征在于，所述风速参数的最佳设置方法包括：所述超低温试验箱根据最佳的所述进风口的坐标参数、最佳的所述出风口的坐标参数和最佳的所述导流板角度参数进行设置，按照竖直方向将所述超低温试验箱划分为至少四个水平层，按照数值方向将所述超低温试验箱划分为至少四个竖直层，并向所述超低温试验箱内通入不同数值的所述风速参数；基于不同数值的所述风速参数，分别获取每个所述竖直层和每个所述水平层的温度；基于每个同一所述风速参数，利用每个所述水平层的温度计算，得到第一温差，所述第一温差为所述水平层内最大温度与最小温度之差；基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄初期，
申请(专利权)人：广东众志检测仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：