[發明專利]一種基于圖神經網絡的中子散射實驗樣品溫度場監測方法

在審

• 申請號: 202310269071.0
• 申請日: 2023-03-20
• 公開（公告）號: CN116295852A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 黃云偉;龍建宇;楊喆;曾子濤;李川
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G06F17/18;G06N3/042;G01J5/48;G01J5/80
• 代理公司: 深圳市智行慧通專利代理事務所(普通合伙) 44900
• 代理人: 韓學兵

本發明涉及一種基于圖神經網絡的中子散射實驗樣品溫度場監測方法，包括如下步驟：步驟一、研究高能粒子環境對樣品表面輻射能的衰減規律，步驟二、構建樣品表面輻射的高光譜成像模型，步驟三、利用多光譜輻射測溫理論，完成高能粒子環境下樣品表面溫度場的數值重建；步驟四、結合高光譜數值圖像數據，構建基于圖神經網絡的表面溫度場測量代理模型；本發明的目的是提供一種基于圖神經網絡代理模型的中子散射實驗樣品表面溫度場監測方法，實現高能粒子環境下樣品表面溫度場的精準測量。

技術領域

本發明涉及樣品表面溫度場測量領域，尤其涉及一種基于圖神經網絡代理模型的中子散射實驗樣品表面溫度場監測方法。

背景技術

國際上大科學裝置大量開展高能粒子大科學實驗；散裂中子源、同步輻射光源等高能物理大科學裝置使用高能粒子(速度接近光速的質子p、電子e、π±介子、中子n、γ光子等)作為“炮彈”轟擊樣品，以解析樣品的基元結構，由于材料的基元結構特性，包括電子自旋、原子熱振動、晶體相結構轉變、微觀顯微組織形成等均與溫度密切相關，因此在高能粒子散射實驗中，特別是應用最普遍的樣品高溫變溫環境實驗中，樣品表面溫度場的實時精準測量對保證實驗結果的準確性至關重要。

現有技術中解決高能粒子環境樣品表面溫度場在線精準測量還存在以下問題，1、目前在高能粒子環境下主要采用接觸式方法測量樣品表面溫度，其測量響應時間長、精度低，無法滿足高能物理實驗對測量實時性與精準性的要求；相較而言，非接觸式測溫方法具有響應時間短、測溫范圍廣、可遠距離測量溫度場的優勢，但對非接觸式測溫方法在高能粒子極端環境下應用的研究較少，高能粒子環境對非接觸式測溫誤差的影響機制尚不清楚；2、物體表面溫度場的高光譜成像測量方法已取得了一定的研究進展，但在高能粒子散射實驗中，樣品更換頻繁，樣品表面發射率往往是未知的，并且會隨樣品溫度和光譜波段發生復雜變化，從而引起輻射測溫誤差。因此，如何消除表面發射率的影響，實現高能粒子環境下基于高光譜成像的樣品表面溫度場精準測量還有待進一步研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于圖神經網絡代理模型的中子散射實驗樣品表面溫度場監測方法，實現高能粒子環境下樣品表面溫度場的精準測量。

為了實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種基于圖神經網絡代理模型的中子散射實驗樣品表面溫度場監測方法，包括如下步驟：

步驟一、研究高能粒子環境對樣品表面輻射能的衰減規律；

步驟二、構建樣品表面輻射的高光譜成像模型；

步驟三、利用多光譜輻射測溫理論，完成高能粒子環境下樣品表面溫度場的數值重建；

步驟四、結合高光譜數值圖像數據，構建基于圖神經網絡的表面溫度場測量代理模型。

優選的，研究高能粒子環境對樣品表面輻射能衰減的機理具體為：通過文獻分析和實證考察的方式，調研高能粒子散射實驗的典型樣品材料，建立樣品表面發射率隨波長和溫度變化的函數關系式；分析高溫、超高溫、高溫原位變形、溫度躍變、電磁懸浮等樣品環境對樣品表面溫度場在線測量的精度和響應時間要求；分析高能粒子環境下干擾樣品表面高光譜輻射測溫的主要因素，擬采用麥克斯韋(Maxwell)理論分析強電磁輻射環境對輻射傳輸的影響；針對高溫高壓吸收性氣體介質，擬采用碰撞增寬理論研究氣體吸收譜帶的壓力和溫度增寬效應，假設譜線為洛倫茲線形，利用最新HITRAN2012高分辨率光譜數據庫和其高溫版HITEMP2010數據庫，擬采用指數-尾倒數統計窄譜帶模型(又稱Malkmus模型)獲得氣體介質的譜帶平均透射率