行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统与流程

本发明涉及温度无损测量，具体为行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统。

背景技术：

1、行波电子加速管在运行过程中产生的电磁场和电子束会导致管内的一些元件发热，例如螺旋线、电子枪等。这些元件的温度分布对设备的性能和寿命至关重要，了解这些元件的温度分布可以帮助优化设备设计、提高工作效率，并预防因过热而导致的元件损坏。

2、通过了解元件的温度分布，可以优化设备设计，提高行波电子加速管的工作效率和性能，温度是影响元件寿命的关键因素之一，无损测量可以用于预测元件的寿命，从而提前进行维护或更换，异常温度分布可能是元件故障的指示，通过无损测量，可以及时发现和诊断故障，提高设备的可靠性，并且了解设备的温度分布有助于有效控制和优化设备的工作状态，从而降低能耗和减少排放。

3、综合而言，行波电子加速管内部温度无损测量对于提高设备性能、延长寿命、实现节能减排等方面都具有重要的应用价值，对于元件温度的准确监测和控制、对设备运行和维护具有重要性。

4、例如，例如现有的公开号为cn110826206a的专利公开了一种电池内部三维温度无损软测量方法及系统，包括划分电池单体总节点数；通过实验得出总节点数与测点数之间的数值关系；计算测点数量和布置表面测点；使用ntc温度传感器测量电池测点温度和环境温度；基于七节点热平衡单元建立单体热阻模型；使用集总参数模型和最小二乘法计算对流热阻和比热容；利用扩展集总模型和最小二乘法计算传导热阻；将传导热阻、对流热阻、比热容和测点温度输入单体热模型，计算得出所有节点温度值，实现电池内部温度无损软测量，实现了对大容量方型锂电池内部三维温度无损软测量，同时兼顾最高温度点监测、经济性好和易于实车实现的特点。但这种设计计算量大，且没有考虑到行波电子加速管中原件之间的热导效应造成不同区域间温度上升速度不同的问题，为此，本发明提供行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统，以解决上述背景技术中提出的现有的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：行波电子加速管内部温度无损测量方法，包括以下步骤：

3、s1、通过超声波传感器获取温度采集节点处第一温度集合；

4、s2、遍历所述第一温度集合，将行波电子加速管进行测量分区划分；

5、s3、通过红外热成像传感器提取所述测量分区红外热像，计算红外温度预测值，设置分区温度计算策略计算所述测量分区温度值及最大温度威胁值；

6、s4、设置温度安全阈值和，当所述最大温度威胁值小于时，进行s6，当所述最大温度威胁值大于等于且小于等于时，则进行s5，当所述最大温度威胁值大于时，则定位测量分区，并立即发出警报；

7、s5、通过温度上升威胁监测策略监测行波电子加速管测量分区内温度上升速度，得到温度上升威胁值，设置温度上升威胁阈值，当所述温度上升威胁值小于时，进行s6，当所述温度上升威胁值大于等于时，则定位测量分区，并立即发出警报；

8、s6、记录测量数据，实时监测行波电子加速管内部温度。

9、本发明进一步改进在于，所述s1的具体步骤包括：

10、s11、在行波电子加速管上方依据行波电子加速管设计图纸、按照内部元件结构设置温度采集节点，得到温度采集节点集合，其中，表示第个温度采集节点，表示采集节点数量；

11、s12、在所述温度采集节点上方安装超声波传感器，得到所述第一温度集合，其中，表示第个温度采集节点第一温度。

12、本发明进一步改进在于，所述s2的具体步骤包括：

13、s21、将温度采集节点作为第一母节点，计算温度采集节点至处第一温度至与温度采集节点处第一温度的第一温差集合，其中，表示与的第一温差，本式中，计算公式为；

14、s22、设置节点温差阈值，依次遍历检索所述第一温差集合，当时，停止检索，提取该第一温差对应温度采集节点，将温度采集节点至温度采集节点区域列入第一测量分区；

15、s23、将温度采集节点作为第二母节点，重复步骤s21和步骤s22，得到第二温差集合和第二测量分区；

16、s24、按照步骤s21至步骤s23同样的规则得到第三测量分区至第n测量分区，n为测量分区总数量。

17、本发明进一步改进在于，所述s3具体步骤包括：

18、s31、使用红外热成像传感器捕捉长波红外波段的行波电子加速管表面红外热像，并提取所述第一测量分区至所述第n测量分区红外热像；

19、s32、依次获取所述第一测量分区至所述第n测量分区红外热像中每个红外热像所有像素点的最大像素值，记为红外温度预测值，表示为，其中表示第n测量分区红外温度预测值；

20、s33、依据分区温度计算策略计算得到所述第一测量分区至所述第n测量分区温度值集合，其中表示第n测量分区温度值。

21、本发明进一步改进在于，所述分区温度计算策略包括以下步骤：

22、s331、将s2中所有母节点列入母节点集合，其中表示第个母节点，并采集其对应的第二温度集合，将温度采集节点对应的第一温度写做写入所述第二温度集合中，得到；

23、s332、结合所述第二温度集合和红外温度预测值计算第测量分区温度值，其中，表示红外温度预测值权重，表示节点温度均值权重；

24、s333、提取最大温度威胁值。

25、本发明进一步改进在于，所述s5具体步骤包括：

26、s51、设置采集时间间隔t，按照所述时间间隔t从测量开始时提取4次行波电子加速管各个分区温度值，构成分区温度时刻序列，表示为，其中，表示测量开始时第测量分区温度值，表示第四次第测量分区温度值；

27、s52、将行波电子加速管外部材质作为采集介质，基于步骤s1至s3同样的方式采集第测量分区对应的环境空气温度；

28、s53、将分区温度时刻序列代入温度上升威胁监测策略中，结合分区温度时刻序列和环境空气温度计算得到温度上升威胁值。

29、本发明进一步改进在于，所述温度上升威胁监测策略具体步骤包括：

30、s531、计算环境空气温度影响值；

31、s532、结合所述环境空气温度影响值计算所述温度上升威胁值。

32、另一方面，本发明提供行波电子加速管内部温度无损测量系统，包括：

33、数据采集模块，用于安装红外热成像传感器检测表面温度，通过安装超声波传感器获得行波电子加速管内部温度状态；

34、测量分区模块，用于遍历所述第一温度集合，将行波电子加速管进行测量分区划分；

35、最大温度威胁提取模块，用于通过红外热成像传感器提取所述测量分区红外热像，计算红外温度预测值，设置分区温度计算策略计算所述测量分区温度值及最大温度威胁值；

36、温度上升威胁监测模块，用于监测行波电子加速管测量分区内温度上升速度，计算温度上升威胁值；

37、阈值设定模块，用于设定温度安全阈值和温度上升威胁阈值；

38、显示与用户接口模块，用于在设备本地或监控中心显示实时的分区温度分布图并提供用户友好的界面，并允许用户设定参数、查看历史数据。

39、本发明进一步改进在于，所述测量分区模块包括温度采集节点布置单元和节点温差计算单元，所述温度采集节点布置单元用于依据行波电子加速管设计图纸、按照内部元件结构设置温度采集节点，得到温度采集节点集合；所述节点温差计算单元用于设置节点温差阈值，依次遍历检索所有温差集合，得到第一测量分区至第n测量分区。

40、本发明进一步改进在于，所述最大温度威胁提取模块包括分区红外温度预测单元和分区温度计算单元，所述分区红外温度预测单元，用于依次获取所述第一测量分区至所述第n测量分区红外热像中每个红外热像所有像素点的最大像素值即为红外温度预测值；所述分区温度计算单元用于结合第二温度集合和红外温度预测值计算测量分区温度值。

41、本发明进一步改进在于，所述温度上升威胁监测模块包括分区温度时刻序列创建单元和环境空气温度影响获取单元，所述分区温度时刻序列创建单元用于设置采集时间间隔，按照所述时间间隔从测量开始时提取4次行波电子加速管各个分区温度值；所述环境空气温度影响获取单元用于采集环境空气温度，结合分区温度时刻序列获取环境空气温度影响值。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、1、本发明首先通过设置温度采集节点，得到温度采集节点集合，进而得到第一温度集合，遍历第一温度集合，将行波电子加速管进行测量分区划分，通过分区温度计算策略计算测量分区温度值及最大温度威胁值，解决了行波电子加速管内部元件过多造成的温度不均进而无法精准监控内部温度的问题；

44、2、通过设置温度上升威胁监测策略监测行波电子加速管测量分区内温度上升速度，计算温度上升威胁值，解决了元件之间热导效应造成的不同区间温度上升速度不同，从而影响设备性能，干扰电子束和电磁场的正常运作的问题，工作人员可以根据不同分区实际情况进行不同的降温处理，同时在计算温度上升威胁值时考虑了环境空气温度的影响，确保行波电子加速管温度测量过程中的可靠性和高效性。