[發明專利]一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法

在審

• 申請號: 202211655499.0
• 申請日: 2022-12-21
• 公開（公告）號: CN116227137A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 邢琰;姜甜甜;賈永;魏春嶺;胡海霞;胡海濤
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01J5/48;G01K13/00;G06F17/14;G06F17/18;G06F119/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

1.一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法，其特征在于，包括：

選取N種不同材質地物作為目標，利用目標地物測點不同深度處的內部測溫數據計算目標地物熱擴散率D_h，結合目標地物熱容的實驗測量值C_h，獲得每種目標地物熱慣量的計算值P^T；

利用目標地物的表面測溫數據，獲得每種目標地物的熱慣量的估測值P^C；

利用每種目標地物的熱慣量計算值P^T和每種目標地物的熱慣量的估測值P^C，擬合修正熱慣量反演模型，獲得修正后的熱慣量反演模型。

2.根據權利要求1所述的一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法，其特征在于，所述獲得目標地物熱慣量的計算值P^T的方法，具體為：

選取地表下方兩處不同位置的深度(z₁、z₂)，獲得兩處位置在一個光周期t_p內的i個溫度值；

利用兩處位置在一個光周期t_p內的i個溫度值，擬合獲得目標地物熱擴散率D_h；

通過體積熱容的測量實驗，獲得目標地物的熱容C_h；

利用獲得的目標地物熱擴散率D_h和獲得的目標地物熱容C_h，得到目標地物熱慣量的計算值P^T。

3.根據權利要求2所述的一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法，其特征在于，利用T型熱電偶作為溫度測量裝置，獲得兩處位置在一個光周期t_p內的i個溫度值；

兩處位置之間的深度差值不小于0.1米，且兩處位置中深度最淺的位置深度不大于0.1米；或者，一個光周期t_p內，兩處位置的溫差最大值不小于10℃。

4.根據權利要求2所述的一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法，其特征在于，擬合獲得目標地物熱擴散率D_h的方法，具體為：

獲得兩處位置在一個光周期t_p內的24個溫度值，分別記溫度測量數據為和

將溫度測量數據和分為6組，每組對應z₁和z₂位置的4個時刻的溫度測量數據；

則目標地物熱擴散率D_h具體為：

式中，ω＝2π/t_p，k＝0,1,2,3,4,5。

5.根據權利要求2所述的一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法，其特征在于，獲得目標地物的熱容C_h的方法，具體為：

選取體積為V的密閉絕熱容器，該容器內裝滿目標地物，并且纏繞加熱絲，通過功率為P_C的電加熱使容器內的目標地物升溫，測量加熱時間Δt內目標地物的升溫值ΔT_C，并計算目標地物的熱容C_h如下：

6.根據權利要求2所述的一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法，其特征在于，所述目標地物熱慣量的計算值P^T，具體為：

7.根據權利要求2～6任意之一所述的一種地外天體表面熱慣量反演與驗證方法，其特征在于，獲得目標地物的熱慣量的估測值P^C的方法，具體為：

21)計算熱慣量理論計算模型中傅立葉級數的系數(A₁，A₂)；

22)根據表面溫度測量數據，計算熱慣量迭代求解的初值P₀^C,B₀；

23)求解目標地物的熱慣量的估測值P^C。