【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超高频加热设备，具体而言，涉及一种超高频加热设备局放温度变化监测方法、介质及系统。
技术介绍
1、超高频感应加热是一种先进的工业加热技术，可实现快速无触式加热，广泛用于各种材料的预处理、焊接及后处理等领域。超高频感应加热设备中，首先通过高频发生器产生高频交流电源。这个高频交流电源被传送到加热线圈中，形成一个高频的交变磁场。当加热工件(一般是导电材料)放入磁场中时，工件内部会产生感应电流。这些感应电流会在工件内部产生焦耳热，导致工件升温。这种加热方式的优势在于它可以实现快速、均匀加热，且对工件的表面没有直接接触。这使得超高频感应加热在工业生产中得到广泛应用，尤其是在金属加热、熔化和焊接等领域。
2、但超高频感应加热过程中也会出现一定程度的电介质击穿与电弧放电等局部放电现象，造成工件局部区域的瞬时高温。这会对工件的加热品质产生不利影响。由于局部放电对工件的局部区域产生的瞬时高温，且难以预料局部放电的位置，工件形状较为复杂，局部放电位置难以预知，要对其进行全面的视场覆盖需要布置大量的传感器，系统复杂度极高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种超高频加热设备局放温度变化监测方法、介质及系统，能够解决由于局部放电对工件的局部区域产生的瞬时高温，且难以预料局部放电的位置，工件形状较为复杂，局部放电位置难以预知，要对其进行全面的视场覆盖需要布置大量的传感器，系统复杂度极高的技术问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术的第一
4、s10、获取多个温度采集设备采集的超高频加热设备加热的工件的多个点的温度；
5、s20、建立工件三维模型，并对所述工件三维模型表面进行网格化处理，划分为多个表面网格，根据所述采集的多个点的温度，并设置为对应的表面网格的值；
6、s30、根据所述工件的材料，建立有限元分析模型，并利用有限元分析模型计算所述工件表面的温度，并设置全部表面网格的值，形成所述工件的温度动态分布图；
7、s40、获取阵列超声波传感器接收到的超高频加热设备加热过程中工件附近的超声波信号集，将接收到超声波信号集的时刻记为超声时刻；
8、s50、根据所述超声波信号集计算超声波信号源位置，作为所述超高频加热设备与所述工件之间的局部放电位置，采用最短距离法确定对应工件表面的局放点以及所述超高频加热设备线圈的放电点，将所述局放点与所述放电点的距离记为局放距离；
9、s60、利用预先训练好的超声瞬时温度模型，输入所述超声波信号集以及局放距离，得到所述超声波信号集对应的局放点的瞬时温度；
10、s70、采用热传导模型，计算局放点的瞬时温度传导效果，并在所述温度动态分布图上按照对应的超声时刻对所述局放点的瞬时温度进行标记以及进行瞬时温度传导效果修正，形成修正的温度动态分布图，并输出给操作人员。
11、在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法还可以做如下改进:
12、其中，所述步骤s10还包括对采集的工件的多个点的温度进行预处理的步骤，具体是对采集的温度信号进行滤波、放大、模数转换。
13、进一步的，所述步骤s20还包括对无对应温度采样点的网格赋予初值，使用温度场插值函数计算全部网格温度值的步骤。
14、进一步的，所述形成所述工件的温度动态分布图的步骤，具体是：确定工件材料热物理参数，基于所述工件三维模型应用热传导方程确定热量平衡方程，使用有限元法将所述热量平衡方程离散化为代数方程组，组装刚度矩阵，将步骤s20中的温度分布作为初始条件，通过求解所述代数方程组获得每个表面网格的温度值。
15、进一步的，采集所述超声波信号集的过程中，还包括对所述超声波信号集进行滤波、放大和数模转换的预处理步骤。
16、进一步的，所述根据所述超声波信号集计算超声波信号源位置的步骤，具体是：计算所述阵列超声波传感器各阵元的时间差，确定所述阵列超声波传感器的采集时间差分布，基于所述时间差分布计算超声波的方向，根据所述阵列超声波传感器与所述工件的空间位置关系，确定超声波信号源的位置。
17、其中，所述超声瞬时温度模型的建立和训练的步骤，具体是：
18、构建训练数据集，具体包括：
19、步骤1、构建典型工件，包括隔热陶瓷做成的工件胚体，以及固定设置在工件胚体上的多个金属尖端；
20、步骤2、对所述典型工件采用超高频加热设备进行加热，同时采用采集频率为10hz的红外摄像仪采集多个金属尖端的温度；
21、步骤3、采用步骤s40的方式采集超声波信号集记为实验超声信号集；
22、步骤4、采用步骤s50的方式确定局部放电的金属尖端，并将该局部放电的金属尖端在超声时刻的温度记为超声温度；
23、步骤5、调整典型工件形状、调整超高频加热设备的运行参数进行多次实验，得到多组实验超声信号集和超声温度，作为训练数据集；
24、模型训练，具体是采用神经网络模型作为模型雏形，采用所述训练数据集进行模型训练，得到超声瞬时温度模型。
25、采用上述改进方案的有益效果为：可选的，所述多个金属尖端通过导线串联。
26、其中，形成修正的温度动态分布图的步骤，具体是：采用瞬态热传导方程描述热传导，使用有限差分法或有限单元法离散化，确定时间步长，设置传导矩阵边界条件，将步骤s60的局放点的瞬时温度作为初始条件，迭代求解传导方程，实现局放点温度传导的数值计算，并最终在所述温度动态分布图上按照对应的超声时刻对所述局放点的瞬时温度进行标记以及进行瞬时温度传导效果修正，形成修正的温度动态分布图。
27、本专利技术的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行上述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法。
28、本专利技术的第三方面提供一种超高频加热设备局放温度变化监测系统，其中，包含上述的计算机可读存储介质。
29、与现有技术相比较，本专利技术提供的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法、介质及系统的有益效果是：
30、1.本专利技术通过集成利用温度传感器测量采样点温度、三维模型方法获得初始温度场分布，结合有限元热传导方程描述温度场演化，可以有效获取工件在加热全过程的温度动态分布图信息。
31、2.利用超声波探测获得局部放电的位置坐标，确定放电点与局部放电点的距离，再通过超声信号与温度的耦合模型获取放电点的瞬时温升值，实现了对局部放电高温的捕捉。
32、3.本专利技术只需要少量传感器，不需要大量增加设备复杂度，可简化系统，降低实现难度。
33、4.借助有限元代数求解，可以快速模拟热传导过程，实现对局部放电点温度传导效应的追踪，准确反映其对周围温度场的影响。
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【技术保护点】
1.一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述步骤S10还包括对采集的工件的多个点的温度进行预处理的步骤，具体是对采集的温度信号进行滤波、放大、模数转换。
3.根据权利要求2所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述步骤S20还包括对无对应温度采样点的网格赋予初值，使用温度场插值函数计算全部网格温度值的步骤。
4.根据权利要求3所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述形成所述工件的温度动态分布图的步骤，具体是：确定工件材料热物理参数，基于所述工件三维模型应用热传导方程确定热量平衡方程，使用有限元法将所述热量平衡方程离散化为代数方程组，组装刚度矩阵，将步骤S20中的温度分布作为初始条件，通过求解所述代数方程组获得每个表面网格的温度值。
5.根据权利要求4所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，采集所述超声波信号集的过程中，还包括对所述超声波信号集进行滤波、放大和数模转换的
6.根据权利要求5所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述根据所述超声波信号集计算超声波信号源位置的步骤，具体是：计算所述阵列超声波传感器各阵元的时间差，确定所述阵列超声波传感器的采集时间差分布，基于所述时间差分布计算超声波的方向，根据所述阵列超声波传感器与所述工件的空间位置关系，确定超声波信号源的位置。
7.根据权利要求1所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述超声瞬时温度模型的建立和训练的步骤，具体是：
8.根据权利要求1所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，形成修正的温度动态分布图的步骤，具体是：采用瞬态热传导方程描述热传导，使用有限差分法或有限单元法离散化，确定时间步长，设置传导矩阵边界条件，将步骤S60的局放点的瞬时温度作为初始条件，迭代求解传导方程，实现局放点温度传导的数值计算，并最终在所述温度动态分布图上按照对应的超声时刻对所述局放点的瞬时温度进行标记以及进行瞬时温度传导效果修正，形成修正的温度动态分布图。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行权利要求1-8任一项所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法。
10.一种超高频加热设备局放温度变化监测系统，其特征在于，包含权利要求9所述的计算机可读存储介质。
...【技术特征摘要】
1.一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述步骤s10还包括对采集的工件的多个点的温度进行预处理的步骤，具体是对采集的温度信号进行滤波、放大、模数转换。
3.根据权利要求2所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述步骤s20还包括对无对应温度采样点的网格赋予初值，使用温度场插值函数计算全部网格温度值的步骤。
4.根据权利要求3所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述形成所述工件的温度动态分布图的步骤，具体是：确定工件材料热物理参数，基于所述工件三维模型应用热传导方程确定热量平衡方程，使用有限元法将所述热量平衡方程离散化为代数方程组，组装刚度矩阵，将步骤s20中的温度分布作为初始条件，通过求解所述代数方程组获得每个表面网格的温度值。
5.根据权利要求4所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，采集所述超声波信号集的过程中，还包括对所述超声波信号集进行滤波、放大和数模转换的预处理步骤。
6.根据权利要求5所述的一种超高频加热设备局放温度变化监测方法，其特征在于，所述根据所述超声波信号集...
【专利技术属性】
技术研发人员：候书记，
申请(专利权)人：应达电气安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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