一种物体表面热流密度检测方法、装置以及设备.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115950916A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310241424.6(22)申请日2023.03.14(71)申请人中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所地址621000四川省绵阳市涪城区二环路南段6号(72)发明人向静魏东石友安肖光明杨肖峰刘磊杜雁霞桂业伟(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师王晓坤(51)Int.Cl.G01N25/20(2006.01)G06F17/15(2006.01)G06F17/11(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图2页(54)发明名称一种物体表面热流密度检测方法、装置以及设备(57)摘要本发明具体涉及热测试技术，具体公开了一种物体表面热流密度检测方法、装置以及设备，该方法包括设定物体待测面上热流随时间变化的初步热流密度函数；采集物体待测面的初始温度和超声波传播时长；根据初始温度和初步热流密度函数，确定理论超声波传播时长；若是超声波传播时长和理论超声波传播时长之间的差异较小，则该初步热流密度函数即为物体待测面的热流密度函数；否则对初步热流密度函数进行调整，并重新按照上述方式确定该初步热流密度函数是否准确，直到获得准确的热流密度函数。本申请无需对物体结构进行破坏及其他任何处理，且超声波信号仅仅在物体内部传播，避免外部环境的干扰，降低热流密度的测量难度且保证热流密度函数的准确性。CN115950916ACN115950916A权利要求书1/3页1.一种物体表面热流密度检测方法，其特征在于，包括：设定物体待测面上热流随时间变化的初步热流密度函数；采集所述物体待测面的初始温度和超声波传播时长，其中，所述超声波传播时长为超声波信号被发射到物体内部传播被所述物体待测面反射后传播至被接收的过程所经过的时长；根据所述初始温度和所述初步热流密度函数，确定所述物体内部的温度分布函数，并根据所述温度分布函数确定理论超声波传播时长；判断所述超声波传播时长和所述理论超声波传播时长之间的差异是否小于设定差异；若是，则以所述初步热流密度函数作为所述物体待测面的热流密度函数；若否，则对所述初步热流密度函数进行优化更新，并以新的初步热流密度函数重新执行采集所述物体待测面的初始温度和超声波传播时长的步骤，直到获得所述物体待测面的热流密度函数。2.如权利要求1所述的物体表面热流密度检测方法，其特征在于，根据所述初始温度和所述初步热流密度函数，确定所述物体内部的温度分布函数，包括：根据边界条件和初始条件对所述物体内部满足的热传导方程进行求解，确定所述物体内部的温度分布函数；其中，为所述物体的密度；为所述物体的比热容；为所述物体的导热系数；为所述初步热流密度函数；为时间；为所述物体内沿所述超声波信号传播方向上的位置点坐标；为所述物体沿所述超声波信号传播方向上的厚度，且；为所述初始温度。3.如权利要求1所述的物体表面热流密度检测方法，其特征在于，根据所述温度分布函数确定理论超声波传播时长，包括：根据所述超声波信号在所述物体内部传播满足的关系式，确定所述理论超声波传播时长；其中，为超声波在所述物体内随温度变化的传播速度；为所述物体内部的温度分布函数，和均为预先标定的常系数。4.如权利要求1所述的物体表面热流密度检测方法，其特征在于，采集所述超声波传播时长的过程包括：按照设定时间间隔连续采集多个所述超声波传播时长；判断所述超声波传播时长和所述理论超声波传播时长之间的差异是否小于设定差异，包括：2CN115950916A权利要求书2/3页判断各个所述超声波传播时长和对应的所述理论超声波传播时长是否满足使得收敛判据收敛；其中，为所述理论超声波传播时长，为所述超声波传播时长，为最后一个超声波传播时长的采样时间点；为收敛半径。5.如权利要求1至4任一项所述的物体表面热流密度检测方法，其特征在于，设定物体待测面上热流随时间变化的初步热流密度函数，包括：按照预设时间间隔连续多次采集所述物体待测面的温度数据；根据随时间变化的所述温度数据，确定所述初步热流密度函数。6.一种物体表面热流密度检测装置，其特征在于，包括：函数设定模块，用于设定物体待测面上热流随时间变化的初步热流密度函数；数据采集模块，用于采集所述物体待测面的初始温度和超声波传播时长，其中，所述超声波传播时长为超声波信号被发射到物体内部传播被所述物体待测面反射后传播至被接收的过程所经过的时长；数据运算模块，用于根据所述初始温度和所述初步热流密度函数，确定所述物体内部的温度分布函数，并根据所述温度分布函数确定理论超声波传播时长；数据对比模块，用于判断所述超声波传播时长和所述理论超声波传播时长之间的差异是否小于设定差异；若是，则以所述初步热流密度函数作为所述物体