[發明專利]一種檢測熱設備內部溫度的方法

無效

• 申請號: 200910190904.4
• 申請日: 2009-09-21
• 公開（公告）號: CN101660951A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 陳紅;王廣軍;朱麗娜
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01K3/00
• 分類號: G01K3/00;G06N7/00
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所
• 代理人: 袁慶民

技術領域

本發明涉及一種監測熱設備內部溫度及其分布的方法。

背景技術

工業生產中的很多設備都與熱過程有關，這些設備通常被稱為熱設備。熱設備內部的溫 度及其分布包含設備運行狀態的重要信息。由于在許多情況下，熱設備的內部溫度及其分布 不便或難以直接測量，如何準確獲得熱設備內部溫度信息一直是熱工過程測試及狀態監測技 術領域的重要課題之一。

采用反演方法確定熱設備內部溫度，是解決該問題的一種較為有效的方法。該方法將熱 設備內部溫度檢測問題歸結為一類傳熱學反問題，根據能夠通過直接測量獲得的相關溫度（如 熱設備外表面等處的溫度），結合傳熱反問題方法來反演熱設備的內部溫度及其分布。其中， 建立有效的傳熱學反問題求解方法，是采用反演方法檢測熱設備內部溫度的關鍵。

優化方法是目前求解各類傳熱學反問題的基本求解方法。其中，共軛梯度法（CGM）、 Levenberg-Marquardt（L-M）法以及最速下降法（SDM）等已經在傳熱學反問題求解中得到 了廣泛應用。采用各類基于梯度的優化算法求解傳熱學反問題，容易陷入局部極值，其解對 初始猜測值也有嚴重的依賴性。

傳熱學反問題通常是Hadamard意義下的不適定(Ill-Posed)問題。這種不適定性主要表 現在兩個方面：一方面，反問題中的輸入信息往往是欠定的或者是超定的，進而導致反問題 的解非唯一或不存在嚴格意義上的解；另一方面，傳熱學反問題的解對輸入信息往往不具有 連續依賴性，輸入數據的觀測誤差極有可能在反演過程中被顯著地放大，從而導致反演過程 的不穩定。此外，從本質上講，傳熱學反問題又是一類推理問題，即由傳熱系統的部分觀測 結果到系統定解條件的一種反向推理問題，推理的直接證據來源于對實際傳熱系統的觀測。 至少，從實際系統中得到的觀測信息不可避免地包含著干擾噪聲，并具有一定的觀測誤差和 一定的不完整性，從而導致了推理證據的某種不確定性。所以，實際的傳熱學反問題是一類 不確定性推理問題。目前所開展的傳熱學反問題研究方法均可歸結為精確推理方法范疇，對 于處理具有不適定性和不確定性的推理問題所固有的局限性十分明顯。

發明內容

本發明的目的是，提供一種具有良好抗不適定性、能夠有效地克服內部溫度反演結果對 初始猜測值的嚴重依賴性、同時還能夠有效地抑制內部溫度反演過程中存在的誤差放大現象 的檢測熱設備內部溫度的方法。

實現所述發明目的技術方案是這樣一種檢測熱設備內部溫度的方法，該檢測方法包括如 下步驟；其中，與現有技術相同步驟有：

（一）對熱設備內部溫度檢測問題進行初始化處理，通過初始化處理，設定反演過程迭 代次數標識k的初值為k＝0，根據熱設備待檢測溫度區間和可檢測溫度區間的位置，確定傳 熱問題的求解區域Ω及其邊界，該邊界具體包括給定邊界條件的第一邊界Γ₁和第二邊界 Γ₂、該求解區域的待檢測邊界Γ₃，以及該求解區域的溫度的可測量邊界Γ₄，建立該求解區 域的穩態導熱過程模型，給定待檢測邊界Γ₃上的待檢測溫度的初始猜測值和可測量邊 界Γ₄上各測點j處的溫度的實際測量值其中，i=1，2，…，n；j=1，2，…，n；n為 可測量邊界Γ₄上設置的溫度測點數目

（二）根據已知的該待檢測溫度的第k次猜測值構造待檢測邊界Γ₃的邊界條件， 采用數值解法求解傳熱學的正問題，獲得可測量邊界Γ₄溫度的計算結果

本發明改進的步驟是：

（三）利用獲得的可測量邊界Γ₄溫度的計算結果產生可測量邊界Γ₄上各測點j處 的溫度誤差e_j，若該溫度誤差e_j滿足迭代停止條件，則反演迭代過程結束，并以前述的待 檢測溫度的第k次猜測值作為熱設備內部溫度的檢測結果；反之，則進入步驟（四）；

所述迭代停止條件為其中，ε為預定的溫度誤差閾值，且ε＞0；