一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及单晶炉设备管理的技术领域，特别是涉及一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，其能够更加准确地预测加热器的使用寿命；包括：获取加热器的物理特性；根据加热器物理特性确定加热器温度场分析模型的模型参数；以及温度场均匀性识别用卷积神经网络的参数；获取加热器实时的工作环境；对工作环境进行数据预处理，得到环境数据；将环境数据录入至已确定参数的加热器温度场分析模型中，得出加热器的实时温度场；通过预先训练并已确认参数的卷积神经网络对实时温度场进行特征识别，来计算加热器温度场的均匀度；将计算得到的加热器温度场的均匀度与寿命特征库进行比对，确定加热器的剩余使用时长。热器的剩余使用时长。热器的剩余使用时长。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及单晶炉设备管理的
，特别是涉及一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法及系统。

技术介绍

[0002]单晶炉加热器是用于单晶生长过程中加热炉体的关键部件，其寿命影响着单晶生长的质量、产量和生产成本。当加热器经过长时间的使用后，因为物理、化学或热力学原因出现寿命衰减，导致加热器的性能开始下降，难以满足实际工作需求，进一步会导致加热器的温度场温度分布不均匀，热量传递不良导致加热均匀度下降，最终影响单晶炉的生产效率。
[0003]针对上述加热器的使用寿命到期对单晶炉生产的影响，加热器厂家在设计加热器时均会计算加热器的使用寿命并标注在使用说明书中，然而在实际使用过程中，由于各种环境以及突发故障等因素的影响，导致加热器的实际使用寿命与厂家标注的使用寿命有较大差异，因此为了避免加热器的使用寿命到期影响单晶炉使用的情况发生，亟需一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种能够更加准确地预测加热器的使用寿命的单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，所述方法包括：获取加热器的物理特性；根据加热器物理特性确定加热器温度场分析模型的模型参数，以及温度场均匀性识别用卷积神经网络的参数；获取加热器实时的工作环境；对工作环境进行数据预处理，得到环境数据；将环境数据录入至已确定参数的加热器温度场分析模型中，得出加热器的实时温度场；通过预先训练并已确认参数的卷积神经网络对实时温度场进行特征识别，来计算加热器温度场的均匀度；将计算得到的加热器温度场的均匀度与寿命特征库进行比对，确定加热器的剩余使用时长；其中，寿命特征库用于存储不同剩余使用时长所对应的均匀度。
[0006]另一方面，本申请还提供了一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测系统，所述系统包括：物理特性获取模块，用于获取单晶炉底部加热器的物理特性并发送；
参数确认模块，用于接收物理特性获取模块发送的加热器物理特性，并根据加热器的物理特性，确定加热器温度场分析模型中的参数以及温度场均匀性识别用卷积神经网络的参数，并发送；环境检测模块，检测加热器的实时工作环境，并对实时工作环境进行数据预处理，得到环境数据并发送；数据处理模块，用于接收环境检测模块发送的环境数据，以及参数确认模块发送的加热器温度场分析模型的参数和温度场均匀性识别用卷积神经网络的参数，并将环境数据和加热器温度场分析模型参数输入到加热器温度场分析模型中，计算实时温度场；将计算得到的实时温度场和卷积神经网络参数输入到预先训练好的卷积神经网络中，对实时温度场进行特征识别，得到加热器温度场的均匀度；再将均匀度值与寿命特征库进行比对，确定加热器的剩余使用时长；寿命特征库，用于存储不同剩余使用时长所对应的均匀度。
[0007]第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。
[0008]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。
[0009]进一步地，所述加热器的物理特性包括加热器的尺寸、形状和材质。
[0010]进一步地，所述加热器温度场分析模型采用的数学模型方程为：；其中，Ta是加热器的周围环境的温度，T是加热器的表面温度，Tamb是加热器的周围流体的温度，ε为加热器材料的表面辐射系数，σ是斯特藩
‑
玻尔兹曼常数，h为加热器材料的表面换热系数，k是加热器材料的导热系数，A是加热器的横截面积，为偏导函数，x、y、z为三维空间坐标。
[0011]进一步地，对加热器温度场分析模型的数学模型方程求解的方法包括：将所求解区域分割成小单元；将小单元上的数学模型方程离散化成各个节点上的方程，形成单元刚度矩阵；将所有单元刚度矩阵组装为整体刚度矩阵；根据物理条件对加热器施加边界条件，确定计算区域；计算整个区域的温度场分布。
[0012]进一步地，加热器的工作环境包括：加热器周围环境的温度、加热器表面温度和加热器周围流体的温度。
[0013]进一步地，不同物理特性的加热器分别设置有相对应的加热器温度场分析模型的模型参数；不同物理特性的加热器分别设置有相对应的卷积神经网络参数。
[0014]进一步地，将加热器温度场的均匀度与寿命特征库中存储的均匀度进行比对，以差的平方最小为原则，找到寿命特征库中与实时均匀度最接近的均匀度特征记录，并将均匀度特征对应的剩余使用时长作为该加热器的预测寿命。
[0015]与现有技术相比本专利技术的有益效果为：与传统的基于经验或规则的方法相比，该
方法通过实时采集、预处理和分析实测数据，能够更加准确地预测加热器的使用寿命，并对剩余寿命进行实时监测和控制。该方法基于加热器的物理特性和实际工作环境，确定了加热器温度场分析模型的模型参数，能够更好地考虑加热器工作环境对寿命的影响，预测结果更加准确。通过融合卷积神经网络的特征识别技术，能够更加准确地判断加热器温度场的均匀度，提高预测准确性。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的逻辑流程图；图2是加热器物理特性与参数包的对照图。
具体实施方式
[0017]在本申请的描述中，所属
的技术人员应当知道，本申请可以实现为方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。因此，本申请可以具体实现为以下形式：完全的硬件、完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等）、硬件和软件结合的形式。此外，在一些实施例中，本申请还可以实现为在一个或多个计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读存储介质中包含计算机程序代码。
[0018]上述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。计算机可读存储介质包括：电、磁、光、电磁、红外或半导体的系统、装置或器件，或者以上任意的组合。计算机可读存储介质更具体的例子包括：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦除可编程只读存储器、闪存、光纤、光盘只读存储器、光存储器件、磁存储器件或以上任意组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任意包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置、器件使用或与其结合使用。
[0019]本申请技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律的相关规定。
[0020]本申请通过流程图和/或方框图描述所提供的方法、装置、电子设备。
[0021]应当理解，流程图和/或方框图的每个方框以及流程图和/或方框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取加热器的物理特性；根据加热器物理特性确定加热器温度场分析模型的模型参数，以及温度场均匀性识别用卷积神经网络的参数；获取加热器实时的工作环境；对工作环境进行数据预处理，得到环境数据；将环境数据录入至已确定参数的加热器温度场分析模型中，得出加热器的实时温度场；通过预先训练并已确认参数的卷积神经网络对实时温度场进行特征识别，来计算加热器温度场的均匀度；将计算得到的加热器温度场的均匀度与寿命特征库进行比对，确定加热器的剩余使用时长；其中，寿命特征库用于存储不同剩余使用时长所对应的均匀度。2.如权利要求1所述的一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，其特征在于，所述加热器的物理特性包括加热器的尺寸、形状和材质。3.如权利要求2所述的一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，其特征在于，所述加热器温度场分析模型采用的数学模型方程为：；其中，Ta是加热器的周围环境的温度，T是加热器的表面温度，Tamb是加热器的周围流体的温度，ε为加热器材料的表面辐射系数，σ是斯特藩
‑
玻尔兹曼常数，h为加热器材料的表面换热系数，k是加热器材料的导热系数，A是加热器的横截面积，为偏导函数，x、y、z为三维空间坐标。4.如权利要求3所述的一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，其特征在于，对加热器温度场分析模型的数学模型方程求解的方法包括：将所求解区域分割成小单元；将小单元上的数学模型方程离散化成各个节点上的方程，形成单元刚度矩阵；将所有单元刚度矩阵组装为整体刚度矩阵；根据物理条件对加热器施加边界条件，确定计算区域；计算整个区域的温度场分布。5.如权利要求3所述的一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，其特征在于，加热器的工作环境包括：加热器周围环境的温度、加热器表面温度和加热器周围流体的温度。6.如权利要求3所述的一种单晶炉底部加热器使用寿命的预测方法，其特征在于，不同物理特性的加热器分别设置有相对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，陈志军，李林东，许堃，李安君，
申请(专利权)人：苏州晨晖智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：