有限空间爆炸瞬态温度的动态补偿方法研究 �

为改善铠装绝缘型热电偶的动态特性,采用集总热容法建立了热电偶传热模型,将其系统特性简化为一阶惯性系统,为验证系统阶次的合理性并确定传递函数参数,建立了最小二乘支持向量机系统辨识模型,采用高温油浴法进行了热电偶动态标定实验,基于动态标定数据和粒子群优化算法,建立了热电偶动态补偿模型。实验结果表明:由集总热容法和系统辨识模型确定的系统传递函数能够较为准确的描述铠装绝缘型热电偶的动态特性,传递函数在阶跃激励下的响应曲线与动态标定实验中传感器的输出曲线具有较高的一致性,基于粒子群优化算法的动态补偿模型表现出较好的补偿效果,经补偿后系统响应时间由7.124s减小为1.187s,且传感器工作频带得以有效扩展,将该方法应用于有限空间爆炸瞬态温度的动态补偿中,能够在一定程度上减小传感器的动态测量误差。     

基于集总热容法的薄膜热电偶动态特性研究

为了分析不同边界传热条件下薄膜热电偶的动态特性,对薄膜热电偶瞬态测温过程建立零维传热模型。运用集总热容法分析对流换热、辐射换热两种边界条件下薄膜热电偶传热过程,通过建立热结点表面能量平衡关系得到传感器动态特性理论参数。采用水浴阶跃法、激光脉冲法对CO1-K型薄膜热电偶进行动态标定实验,通过对动态响应曲线进行Z-t变换得到薄膜热电偶动态特性实验参数。实验结果表明,集总热容法能够正确分析薄膜热电偶的动态特性,且计算不同边界条件下薄膜热电偶时间常数过程简单,时间常数理论值接近实验值。     

热电偶动态响应模型的贝叶斯推断

热电偶对温度激励的动态响应受到测量接点的体积变化、比热容变化等多种因素的影响.为了评价热电偶的动态响应能力,采用气流环境下的阶跃法对热电偶产生温度激励,采集不同温度激励下热电偶的输出数据,得到热电偶的动态响应数据集.采用时间序列分析方法建立了热电偶动态响应的回归模型,用贝叶斯方法进行模型的参数推断.采用马尔科夫链蒙特卡罗法中的杂交蒙特卡罗法抽样,计算参数的后验分布.为了提高抽样效率,使用最大后验估计值为抽样起始点并采用自适应方法调整步长.以一种镍铬镍硅热电偶为评价对象,给出了一个算例.     

改进型灰狼算法在热电偶动态补偿中的应用

为解决热电偶传感器在瞬态温度测试过程中因传感器动态性能不足引入动态误差影响测试精度的问题,提出基于改进型灰狼优化算法的热电偶传感器动态补偿方法.通过改变候选解产生策略和引入动态权重因子,对灰狼优化算法(GWO)进行改进,从而进一步提高了热电偶传感器的时间常数.根据热电偶传感器水浴法校准数据寻优获得补偿系统传递函数,并对实测火焰数据进行实验.实验结果表明,水浴法校准数据经补偿后时间常数由0.0685s提升为0.0147s,动态误差减小了近75%.经IGWO寻优获得的动态补偿系统,可有效地改善热电偶传感器的动态特性,减小热电偶传感器的动态误差.     

过程控制常用连续模型的直接辨识法及应用

针对工业过程中最常用的一阶加滞后、二阶加滞后、二阶加零点、二阶加零点及滞后、积分惯性加滞后等环节,给出了基于阶跃响应的连续模型参数直接辨识算法。由传递函数的拉普拉斯逆变换式和对象阶跃响应的采样数据构成模型参数回归表达式,用最小二乘法或辅助变量法直接辨识对象的连续时间传递函数模型参数。仿真与实际应用结果表明,该算法提高了模型辨识精度,减小了对过程的扰动,并且对输出测量噪声不敏感,鲁棒性强,容易编程实现,可提高实际PID控制器参数整定质量。     

某型航空发动机的温度传感器惯性补偿研究

针对某型航空发动机温度传感器的测量滞后问题,提出了传感器的惯性补偿方法.该方法首先求得时间常数,并采用最小误差原则对时间常数进行修正,然后将时间常数写入补偿环节,最后使用二次指数平滑法对补偿曲线进行修正.通过仿真与实验验证,求出了时间常数并实现了温度补偿,表明该方法是有效的,能够用于温度传感器的惯性补偿.     

热电偶动态响应的带外部输入自回归模型

热电偶测量动态温度受到热电偶自身动态特性的制约和影响。为了评价热电偶的动态特性,建立了一种双气流环境下的热电偶动态响应实验系统,测量热电偶在两种不同温度气流交替激励下的响应。由于激励温度本身也存在测量误差,当用回归方法分析热电偶响应过程时,响应过程构成了一种变量带误差问题。为了获得热电偶动态响应的无偏估计,建立了热电偶动态响应的状态空间方程,用随机扰动与确定性模型结合的方式描述热电偶动态响应过程,采用一种带外部输入自回归模型对响应过程进行辨识。以一种工业中常用的露端式镍铬镍硅热电偶为对象,给出了一个算例。实验和计算结果表明,带外部输入自回归模型适用于双气流环境下热电偶动态响应能力的评价。     

一种小型惯性测量单元的精确标定技术

研究了一种基于MEMS陀螺和加速度计的惯性测量单元(IMU)的系统标定技术,建立了陀螺和加速度计的温度漂移和非线性误差模型,采用逐步线性回归法对以上模型进行了简化,并设计了补偿算法;实时补偿效果表明,在-40℃~60℃的温度变化范围内,惯性测量单元的零位偏值、偏值稳定性和非线性度都达到较高精度,这种误差标定方法可有效解决MEMS-IMU惯性器件误差的标定与补偿问题。     

基于卷积网络的双热电偶动态温度测量方法

为了提高动态温度测量的精度,提出了基于卷积网络的双热电偶动态温度测量方法.采用不同强度的高斯噪声,仿真获得两支时间常数互异的热电偶在高低温双温度源激励下的理论测量值.将理论测量值视为时间序列,采用卷积网络中的卷积神经网络和时间卷积网络对其进行建模,重建真实温度.计算结果表明,基于时间卷积网络的测量方法的均方根误差(RM...     

基于量子粒子群算法的热电偶动态校准及动态补偿技术研究

为了实现热电偶传感器的动态校准及动态补偿,有效改善热电偶的动态特性,利用半导体激光加热高、加热快的优点,构建了可溯源温度动态校准系统,实现了热电偶的可溯源动态校准,测得了C型热电偶的时间常数。应用量子粒子群优化算法建立了热电偶传感器的动态补偿滤波器模型,有效改善了热电偶的动态特性,减小了热电偶传感器的动态误差。     

功能-结构一体化NiCr/NiSi薄膜热电偶的制备

采用多层薄膜结构制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶,该薄膜热电偶依次由Ni基超合金基片、NiCrAlY过渡层、Al2O3热氧化层、Al2O3绝缘层、NiCr/NiSi薄膜热电偶层以及Al2O3保护层构成.主要研究了热电偶层薄膜厚度和时效处理对热电偶性能的影响以及温度对Al2O3绝缘层绝缘性的影响.静态标定结果表明,热电...     

现代温室温度系统在线建模

在分析温室温度系统机理模型的基础上,分别采用ARMAX 模型和ARIMAX 模型描述温度系统． 选择温室外温度、相对湿度、太阳辐射强度和风速作为系统扰动输入变量,选择温室内温度作为系统输出变 量．采用统计假设检验和模型拟合度分析相结合的方法确定模型结构,采用渐消记忆递推增广最小二乘法在 线辨识模型参数,并构造智能监督级监控在线建模过程．最后对4 输入或3 输入（忽略风速）的ARMAX 模型 或ARIMAX 模型相互组合,总计4 种模型的在线建模及仿真结果进行了对比分析．仿真试验结果表明,带智 能监督级的渐消记忆递推增广最小二乘在线建模能够较好地描述现代温室温度系统的动力学特性．     

基于传热原理的热电偶测温误差模型及应用

应用传热学原理研究了热电偶静态测温误差和动态响应模型及减少测温误差的方法。热电偶测温误差是由热电偶与周围环境净热辐射引起,对流传热系数大小决定性地影响测温误差。带遮热套热电偶高速抽气时能有效减少测温误差,裸装和不抽气的热电偶不能直接应用于气体温度在线检测;动态响应过程误差还受时间常数0τ影响,30τ可视为动态响应结束时间。此研究结果不仅可用于裸偶信号校正、高精度温度信号获取及动态读数时间选取,也可为温度在线控制提供科学依据。     

提高热电偶动态测温精度方法的研究

根据传热理论导出了热电偶的一般数学模型;并通过实验测得热电偶的时间常数,并给出测温系统校正函数;应用离散信号的样条函数插值原理和快速傅立叶变换算法,较好的解决了数字测温系统响应快速性和测量精度之间的矛盾.     

光热型电测日照计测量仿真研究

日照时数对天气监测、农业生产、能源开发等有重要作用,是地面气象观测的基本内容之一。基于热电偶测温原理,设计了一种光热型电测日照计。利用金属丝的辐射升温和热传导的基本理论,建立热电偶冷热端的温差和直接太阳辐照度的响应关系,并研究了热电偶金属丝粗细、长短比例、比热、导热系数对测量响应的影响,仿真了直接太阳辐照度恒定不变时的响应关系和太阳间断性直射的响应关系,并进行了对比试验。结果显示：金属丝粗细、长短比例、比热、导热系数均是该日照计的关键影响参数;直接太阳辐照度与热电偶冷热端温差呈良好的线性关系;光热型电测日照计的测量响应时间小于15 s,满足WMO要求。     

Bioreactor profile control by a nonlinear auto regressive moving average neuro and two degree of freedom PID controllers

This paper presents the use of nonlinear auto regressive moving average (NARMA) neuro controller for temperature control and two degree of freedom PID (2DOF-PID) for pH and dissolved oxygen (DO) of a biochemical reactor in comparison with the industry standard anti-windup PID (AWU-PID) controllers. The process model of yeast fermentation described in terms of temperature, pH and dissolved oxygen has been used in this study. Nonlinear auto regressive moving average (NARMA) neuro controller used for temperature control has been trained by Levenberg–Marquardt training algorithm. The 2DOF-PID controllers used for pH and dissolved oxygen have been tuned by MATLAB's auto tune feature along with manual tuning. Random training data with input varying from 0 to 100 l/h have been obtained by using NARMA graphical interface. The data samples used for training, validation and testing are 20,000, 10,000 and 10,000 respectively. Random profiles have been used for simulation. The NARMA neuro controller and the 2DOF-PID controllers have shown improvement in rise time, residual error and overshoot. The proposed controllers have been implemented on TMS320 Digital Signal Processing board using code composure studio. Arduino Mega board has been used for input/output interface.     

基于MEMS的航天器表面新型测温传感器设计与实现

鉴于微机械电子系统（Micro-Electro-Mechanical-Systems,MEMS）技术及其在航空航天用传感器设计中的优势,本文根据航天器表面测温的需要,设计了一款新型表面瞬态测温热电偶传感器,重点研究了其线条和热结点图形制作工艺及其优化过程。通过物理试验验证,该型薄膜热电偶比普通热电偶响应时间较短,相对误差较小,满足返回式航天器表面高温的瞬态测温需求。     

Design and batch fabrication of probes for sub-100 nm scanningthermal microscopy

A batch fabrication process has been developed for making cantilever probes for scanning thermal microscopy (SThM) with spatial resolution in the sub-100 nm range. A heat transfer model was developed to optimize the thermal design of the probes. Low thermal conductivity silicon dioxide and silicon nitride were chosen for fabricating the probe tips and cantilevers, respectively, in order to minimize heat loss from the sample to the probe and to improve temperature measurement accuracy and spatial resolution. An etch process was developed for making silicon dioxide tips with tip radius as small as 20 nm. A thin film thermocouple junction was fabricated at the tip end with a junction height that could be controlled in the range of 100-600 nm. These thermal probes have been used extensively for thermal imaging of micro- and nano-electronic devices with a spatial resolution of 50 nm. This paper presents measurement results of the steady state and dynamic temperature responses of the thermal probes and examines the wear characteristics of the probes