[发明专利]一种基于有限元模型的行波管内部温度软测量方法

摘要

本发明公开了一种基于有限元模型的行波管内部温度软测量方法，以行波管管壳多点温度值作为辅助变量，建立行波管有限元软测量热模型，以热源分布为自变量，导出管壳多点温度测量值与行波管有限元热模型对应点温度模拟值之间误差平方和的目标函数，以迭代算法求解，得到热源分布最优解，最后将热源分布最优解载入行波管有限元热模型中，通过有限元仿真计算得到行波管内部温度软测量值。本发明突破传统检测局限，避免了在行波管内部放置温度传感器所带来的一系列复杂问题，测量方便，实施成本低，并可应用于大批量行波管的检测。

主权项

一种基于有限元模型的行波管内部温度软测量方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)对行波管进行多点分布式测量，采集行波管管壳同一时刻的多点温度值，得到行波管管壳多点温度测量值矩阵Tmea；2)建立行波管等比例有限元热模型，在模型管壳上设置与实际测量时相同的管壳温度测量点，通过有限元分析计算，得到管壳多点温度模拟值矩阵T，在所述行波管等比例有限元热模型中设置多个热源加载面，构成热源分布矩阵X；3)通过行波管等比例有限元热模型仿真数据导出管壳多点温度模拟值矩阵T与热源分布矩阵X的函数关系式，即T＝G(X)，具体方式为：在行波管等比例有限元热模型中，设置m个热源加载面，设每个加载面的热流密度为xi，1≤i≤m，m个热源加载面组成了热源分布矩阵X＝[x1 x2 ... xm]，按照以下步骤对不同热流密度的模型仿真数据进行拟合，导出函数关系式T＝G(X)：(1)选取其中一个热源加载面，连续改变其热流密度值，同时保持其余m‑1个加载面的热流密度值为0，通过模型仿真计算，得到一组加载不同热流密度后n个测量点模拟温度数据；(2)利用多项式最小二乘法对上一步所得数据进行拟合，得到该加载面热流密度对n个测量点模拟温度的影响系数aij；(3)依次选取各个热源加载面，重复步骤(1)和步骤(2)的运算，得到m个热源加载面对n个测量点模拟温度值的影响系数，最后根据影响系数，导出管壳多点温度模拟值矩阵T与热源分布矩阵X之间的对应函数关系式：T＝G(X)即其中，gi(x1，x2，…，xm)＝ai1x1+ai2x2+…+aijxj…+aimxm，表示第i个测量点与m个热源加载面之间的函数关系，测量点模拟温度的影响系数aij表示第j个热源加载面对第i个测量点的影响系数；4)建立管壳多点温度测量值与行波管有限元热模型对应点温度模拟值之间误差平方和的目标函数F(X)＝‖Tmea﹣T‖＝‖Tmea﹣G(X)‖，并设置目标函数的约束条件C(X)，C(X)表示各个测量点真实温度值与模拟温度值之间的误差允许范围；5)以所述目标函数取得全局最小值为停止条件，通过迭代法求解，得到热源分布最优解X*；6)将所述热源分布最优解X*加载到行波管有限元热模型中，通过有限元仿真计算得到行波管内部温度。