一种绝热材料绝热性能软测量智能检测系统及方法技术方案

本发明专利技术挖掘瞬态响应过程中前面几分钟的绝热特性数据，以“特征温度变化率

【技术实现步骤摘要】
一种绝热材料绝热性能软测量智能检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种绝热材料绝热性能检测领域，尤其涉及一种以环境温度、热端温度、测量端温度作为可选择辅助变量，以绝热性能参数为主导变量建立基于数据驱动的多变量回归模型的绝热材料绝热性能软测量智能检测系统及方法。

技术介绍

[0002]保温材料和隔热材料统称为绝热材料。隔热保温材料是指用于阻抗热流传递的材料或材料的复合体，包括保温材料也包括保冷材料。这种功能材料可用于热工设备、管道、房屋的顶面和墙面，也可用于冷库、冷藏设备等工程。目前广泛使用的绝热性能测试方法是热传导性能稳态法。中国技术专利CN208968740U公开了一种真空玻璃真空度检测装置，包括使用测温组件进行玻璃初始温度的测量，若在规定时间内初始温度未达到稳定状态，则进行报警，将测量块取下，重新放置；若在规定时间内初始温度达到稳定状态，则提示可以进行加热，并记录玻璃初始温度。之后若加热组件已达到要求的温度和精度范围，则对真空玻璃开始加热，达到加热时间后，再次测量真空玻璃的温度，记为终止温度，计算终止温度与初始温度的差值，以温度差作为衡量真空玻璃隔热性能的指标。上述采用稳态法检测真空隔热性能需要较长时间的检测过程，这影响了生产效率与产品质量追溯，无法满足生产企业及科研单位对产品性能进行快速精确的检测需求。
[0003]近些年来，人们一直致力于绝热材料产品性能快速检测与评估的改进，其中非稳态测量方法发展迅速。采用非稳态法测量绝热材料绝热性能，是一种可行的方法。中国专利技术专利申请CN101706463B说明书公布公开了一种多相多孔材料热传导性能的非稳态测量装置及方法，包括将被测材料剪成与片状热源相同的平面尺寸，放置在温度为20
±
2℃，相对湿度为65
±
5％的条件下预调湿24小时的步骤；准备符合厚度的有机玻璃作为第一及第二背景材料，测量被测材料厚度，预热电路工作，利用计算机处理系统观察时间温度数据，当其中温度值围绕某固定值上下波动范围为0.1℃时，切换到加热电路工作的步骤；记录工作电压，由计算机处理系统在线记录被测位置各时间的温度值的步骤；关闭加热电路，在计算机处理系统后处理程序中，选取合理的数据拟合时间窗口长度和相邻时间窗口之间的时间步长，利用预设的计算机程序，根据时间—温度进行热传导参数拟合，得到每个时间窗口中导热系数、热扩散系数和体积热容的数值；绘出各个热物性拟合数据图，找到数值稳定(即曲线较小的)的区域(68s～145s)，定义为置信数据时间区域，在此时间区域内取导热系数、热扩散系数及体积热容的平均值，得到最终结果。该说明书中还公开了一种实现上述检测方法的系统，该系统主要包括数据采集模块、数据处理模块和试样加热装置，其中试样加热装置由加热电路和预热电路、试样及背景材料组成。上述非稳态法的检测方法及设备，与稳态法的检测相比较，提供一种多相多孔材料热传导性能快速检测方法，相对于稳态法用传热系数来表征，综合利用检测数据，用特征温度变化率来表征，实现了热传导性能综合分析与快速检测与评估。但是，较为恒定的检测环境条件过于苛刻，在实际实施过程中是难以实现的，这就会影响到微弱信号实际检测结果的准确性。本专利技术检测系统和方法以热端温度、
测量端温度和环境温度共同作为可选择变量予以考量，可实现绝热材料绝热性能微弱信号的准确评估，并能排除检测环境干扰因素对检测结果的影响，扩大适用场景，对绝热材料绝热性能这类微弱信号检测领域显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]为克服上述技术所存在的缺陷，同时为了实现绝热材料绝热性能微弱信号多使用场景的准确评估，本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够充分规避检测环境干扰因素对测量数据的影响，增加适用场景，减小系统测量误差的软测量系统和方法。以环境温度、热端温度、测量端温度共同作为可选择辅助变量，以绝热材料绝热性能参数为主导变量，建立基于数据驱动的多变量软测量智能检测系统和方法，一方面实现绝热材料绝热性能的准确检测，另一方面在提升生产效率的同时改进和促进产品质量。
[0005]就一种绝热材料绝热性能软测量智能检测系统而言，本专利技术为解决所述技术问题的系统包括操作台架、加热器、热端温度传感器和热端温度控制器、测量端温度传感器，环境温度传感器和可处理及运行多变量智能模型的电子平台。各温度传感器以有线或者无线方式连接至电子平台，电子平台载有智能算法软件程序，该软件程序为基于数据驱动的多变量回归模型算法。
[0006]上述电子平台在通过各温度传感器采集足够基准样本数据后，将基准样本数据集分为训练集、验证集和测试集。继而基于不同数量的基准样本数据，电子平台选择一种回归算法，递归地构建决策树，让这些决策树组成森林(n个决策树)，建立以基准样本环境温度、热端温度和测量端温度为输入变量，以绝热性能参数为输出变量的多变量软测量智能检测模型并存储于电子平台。在操作台架放入待测样本，通过各温度传感器采集到的待测样本数据集，运行储存在电子平台、以基准样本数据集建立好的智能模型，最终以求均值的方式确定回归结果，通过所建软测量智能检测模型，运行输出绝热性能参数。
[0007]基于非稳态传热原理，可采用恒功率平面热源法检测绝热材料绝热特性。即在一恒定温差条件下，使绝热材料一侧 (热端)温度迅速地阶跃上升，同时精确测量另一侧(测量端)的瞬态响应温升过程。比较不同绝热材料在同一时刻的温升，因为绝热材料的导热率决定了此温升的速率，所以可取最大温升速率或特征区间温度变化率来表征绝热材料的绝热性能，并进行排序。绝热性能优异的绝热材料实际检测过程中，此温升速率是一个较小的较慢的微弱动态数据，为提高检测微弱信号的准确性，本专利技术选择精度高响应快的传感器，其中，环境温度和热端温度传感器测量分辨率不低于 0.01K、测量端温度传感器由输出模拟信号的温度传感器及 A/D转换器组成，如采用高分辨率K型热电偶传感器及24位 A/D转换器，也可由直接输出数字信号的温度传感器组成。电子平台可使用计算机，主要实现热端、测量端及环境温度数据的采集计算、软测量智能检测模型构建及检测存储功能。
[0008]本专利技术解决前述技术问题的检测方法主要包括如下步骤：步骤1、开启软测量系统，预热30min；在基准样本热端施以恒定温差；待热端温度控制稳定后，取绝热性能参数范围覆盖常用待测样品的绝热性能数值的基准样本置于热端和测量端之间，并保证接触良好。记录环境温度、热端温度和测量端温度瞬态响应数据，将环境温度、热端温度和测量端温度作为辅助变量，基准样本绝热性能参数作为主导变量。步骤2、基于步骤1的辅助变量和主导变量回归模型，建立绝热材料绝热性能多变量软测量智能检测模型。步骤3、在待测样
品热端施以恒定温差；取待测样品置于热端和测量端之间，并保证接触良好；采集待测样品检测时环境温度、热端温度、测量端温度。步骤4、将采集到的待测样品数据输入至电子平台，通过步骤2所建软测量智能检测模型，运行输出待测样品绝热性能参数。步骤5、将绝热性能参数输入绝热性能评价阈值表，输出绝热性能评价等级；将绝热性能参数输入围护结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝热材料绝热性能软测量智能检测系统，包括操作台架、加热器、热端温度传感器和热端温度控制器、测量端温度传感器，其特征在于所述软测量系统还包括可处理及运行多变量智能模型的电子平台和环境温度传感器。2.根据权利要求1所述的绝热材料绝热性能软测量智能检测系统，其特征在于所述热端温度传感器、测量端温度传感器、环境温度传感器由输出模拟信号的温度传感器及A/D转换器组成。3.根据权利要求1所述的绝热材料绝热性能软测量智能检测系统，其特征在于所述热端温度传感器、测量端温度传感器、环境温度传感器由直接输出数字信号的温度传感器组成。4.根据权利要求1所述的绝热材料绝热性能软测量智能检测系统，其特征在于所述热端温度传感器、测量端温度传感器、环境温度传感器以无线方式连接至电子平台。5.根据权利要求1所述的绝热材料绝热性能软测量智能检测系统，其特征在于所述电子平台载有智能算法软件程序。6.根据权利要求5所述的绝热材料绝性能软测量智能检测系统，其特征在于所述智能算法软件程序为基于数据驱动的多变量回归模型算法。7.一种绝热材料绝热性能软测量智能检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、开启软测量系统，预热30min；在基准样本热端施以恒定温差；待热端温度控制稳定后，取基准样本置于热端和测量端之间，并保证接触良好,记录环境温度、热端温度和测量端温度瞬态响应数据，将环境温度、热端温度和测量端温度作为辅助变量，基准样本绝热性能参数作为主导变量;步骤2、基于步骤1的辅助变量和主...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，胡杨刚，刘晓阳，王元麒，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：