一种物体表面测温方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本技术涉及温度测量，尤其涉及一种物体表面测温方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、温度测量在航工航天、国防军事、冶金工业和农业生产等领域发挥着至关重要的作用。现有温度测量方法从原理上包括接触式与非接触式，接触法是铂热电阻、热电偶等温度传感器与被测物体接触后达到热平衡的方法来测量，但测量时间因温度传感器自身响应特性存在滞后性，以及会破坏被测物体温度平衡，不适合用于高温物体温度瞬时测量。辐射测温是目前常用的非接触式温度测温方法，通过测量被测物体表面有效的辐射能量推算出被测物体温度信息。辐射测温中经常使用的测温仪器有：单波长光学高温计、比色温度计及全波长辐射温度计等，但它们测得的分别是亮度温度(亮温)、颜色温度及辐射温度，而不是被测物体的真实温度。在现场应用时，许多被测物体的表面测量得到的温度存在较大偏差，主要因发射率影响、干扰影响和环境温湿度影响等三类影响因素而导致偏差。

2、根据被测物体的发射率才可得到被测物体的真温，但发射率由物质的性质、表面状态、温度、波长和测试方向决定，且与自身温度有关。目前被测物体的发射率常为现场单值比对测试或取经验值，导致不能得到在实际温度变化范围内被测物体的发射率。若将发射率固定为某一值进行温度测量，会因发射率变化影响因素在测量过程中被忽略而产生测量误差。

3、对于辐射测温技术，准确获取来自物体表面的辐射能量对测温精度有决定性影响，但是检测光路中的水汽、co2、粉尘、烟雾等中间干扰介质对目标体的辐射能量产生吸收、散射、反射等衰减影响是随机未知的，其影响程度与干扰介质的含量大小和辐射测温仪的光谱响应特性有关，导致这些干扰因素对辐射能量影响是动态变化的，从而测温精度存在较大不确定性。

4、对于高温环境如冶金工业，铸坯生产时的高温辐射、大量水蒸气超过常规辐射测温仪适用的环境温度及湿度指标，限制辐射计入射角度与测温距离，因无法实现连续在线测温，所以辐射测温仪的测温精度低。

技术实现思路

1、本发明提供一种物体表面测温方法、装置、电子设备及存储介质，以解决上述无法进行高温物体瞬时测温、无法连续测温和测温精度低的技术问题。

2、于本技术一实施例中，本技术提供一种物体表面测温方法，包括：获取被测物体表面的温度测量数据，所述温度测量数据包括传感测量温度和温度测量时刻，所述传感测量温度由多个温度传感器测量得到；基于所述温度测量时刻、所述传感测量温度和预设热平衡方程得到每一温度传感器的第一热平衡方程，将两个所述第一热平衡方程相减，得到一第二热平衡方程；根据所述传感测量温度和所述温度测量时刻对所述一第二热平衡方程的初始传热系数进行多元线性拟合，得到目标传热系数；基于每一所述第一热平衡方程和所述初始传热系数确定每一温度传感器对应的物体测量温度方程，并根据所述物体测量温度方程和所述目标传热系数确定每一温度传感器重构的物体表面温度；其中，所述预设热平衡方程用于表征温度传感器能量吸收值、温度传感器辐射吸热、温度传感器-物体表面对流换热损失和综合热传导损失的平衡关系，所述温度传感器辐射吸热基于所述物体表面温度和所述传感测量温度确定，所述温度传感器能量吸收值基于所述温度测量时刻和所述传感测量温度确定，所述温度传感器-物体表面对流换热损失和综合热传导损失基于所述传感测量温度确定。

3、于本技术一实施例中，根据所述传感测量温度和所述温度测量时刻对每一第二热平衡方程的初始传热系数进行多元线性拟合，得到目标传热系数包括：根据所述传感测量温度和所述温度测量时刻对每一第二热平衡方程的初始传热系数进行多元线性拟合，得到多个中间第一系数、多个中间第二系数和多个中间第三系数；将各所述中间第一系数和各所述中间第二系数分别进行系数平均，得到目标第一系数；根据所述目标第二系数和所述中间第三系数确定目标环境温度；将所述目标第一系数、目标第二系数和目标环境温度作为目标传热系数。

4、于本技术一实施例中，所述第二热平衡方程确定方式包括：

5、

6、其中，αij|i为第i个温度传感器对应的第ij个初始第一系数，tn为温度测量时刻，ti为第i个温度传感器的传感测量温度，αij|j为第j个温度传感器对应的第ij个初始第一系数，tj为第j个温度传感器的传感测量温度，βij|i为第i个温度传感器对应的第ij个初始第二系数，βij|j为第j个温度传感器对应的第ij个初始第二系数，为温度测量时刻tn中第i个温度传感器的传感测量温度，为温度测量时刻tn中第j个温度传感器的传感测量温度，γij为第ij个初始第三系数。

7、于本技术一实施例中，一温度传感器重构的物体表面温度确定方式包括：

8、

9、其中，为温度测量时刻tn中第i个温度传感器重构的物体表面温度，αi为第i个温度传感器的目标第一系数，tn为温度测量时刻，ti为第i个温度传感器的传感测量温度，βi为第i个温度传感器的目标第二系数，为温度测量时刻tn中第i个温度传感器的传感测量温度，为温度测量时刻tn中目标环境温度。

10、于本技术一实施例中，一温度传感器的第一热平衡方程确定方式包括：

11、

12、其中，mi为第i个温度传感器的质量，ci为第i个温度传感器的比热容，t为温度测量时刻，ti为第i个温度传感器的传感测量温度，εi为第i个温度传感器的表面发射率，τ为沿辐射通量传播方向的透射率，σ为斯忒藩-玻尔兹曼常数，ai为第i个温度传感器的换热面积，为第i个温度传感器对应的物体表面温度，hi为第i个温度传感器的对流系数，tg为初始环境温度，λi为第i个温度传感器的热导率，tb为远端温度，l为热传导方向距离。

13、于本技术一实施例中，基于所述温度测量时刻、所述传感测量温度和预设热平衡方程得到每一温度传感器的第一热平衡方程之后，所述方法还包括：检测所述被测物体表面的表面物质均匀状态；若所述表面物质均匀状态为均匀，则将预设经验值作为目标传热系数。

14、于本技术一实施例中，本技术提供一种物体表面测温装置，所述装置包括：获取模块，用于获取被测物体表面的温度测量数据，所述温度测量数据包括传感测量温度和温度测量时刻，所述传感测量温度由多个温度传感器测量得到；方程确定模块，用于基于所述温度测量时刻、所述传感测量温度和预设热平衡方程得到每一温度传感器的第一热平衡方程，将两个所述第一热平衡方程相减，得到一第二热平衡方程；系数拟合模块，用于根据所述传感测量温度和所述温度测量时刻对所述一第二热平衡方程的初始传热系数进行多元线性拟合，得到目标传热系数；温度确定模块，用于基于每一所述第一热平衡方程和所述初始传热系数确定每一温度传感器对应的物体测量温度方程，并根据所述物体测量温度方程和所述目标传热系数确定每一温度传感器重构的物体表面温度；其中，所述预设热平衡方程用于表征温度传感器能量吸收值、温度传感器辐射吸热、温度传感器-物体表面对流换热损失和综合热传导损失的平衡关系，所述温度传感器辐射吸热由所述物体表面温度和所述传感测量温度确定，所述温度传感器能量吸收值由所述温度测量时刻和所述传感测量温度确定，所述温度传感器-物体表面对流换热损失和综合热传导损失由所述传感测量温度确定。

15、于本技术一实施例中，所述装置还包括：辐射测温传感器；所述辐射测温传感器包括多个温度传感器、绝热层、封装层以及透光窗；所述温度传感器用于测量被测物体表面的传感测量温度；各所述温度传感器通过所述透光窗对所述被测物体表面进行温度测量；所述绝热层与各所述温度传感器进行固定连接，用于隔绝外界温度对各所述温度传感器的影响，所述固定连接为硬质材料连接；所述封装层用于将所述温度传感器、所述绝热层以及所述透光窗组装成辐射测温传感器；所述绝热层包括云母片、石棉、气凝胶毡和陶瓷至少之一；各所述温度传感器包括裸露热电偶、薄膜热电偶和铠装热电偶至少之一。

16、根据本技术实施例的一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如上述各实施例任一所述的设备运行状态诊断方法。

17、根据本技术实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述各实施例任一所述的设备运行状态诊断方法。

18、本发明的有益效果：本发明提供一种物体表面测温方法、装置、电子设备及存储介质，该方法通过传感测量温度和温度测量时刻对一第二热平衡方程的初始传热系数进行多元线性拟合，得到目标传热系数，该目标传热系数是通过多元线性拟合得到的，不因发射率以及温度传感器的物性参数等因素的变化而导致目标传热系数的波动，并且基于目标传热系数重构得到的物体表面温度不受探测辐射通量减小的影响，具有优良的抗干扰性，能满足适复杂恶劣环境下的测温需求，提高了测温精度；相较于常规辐射测温仪，该方法不会因高温限制辐射计入射角度与测温距离而导致无法连续测温，且相较于接触法，该方法可进行高温物体瞬时测温，且不会干扰被测物体表面温度场。

19、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。