CN109031942B - 一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法 - Google Patents

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CN109031942B CN201810856810.5A CN201810856810A CN109031942B CN 109031942 B CN109031942 B CN 109031942B CN 201810856810 A CN201810856810 A CN 201810856810A CN 109031942 B CN109031942 B CN 109031942B
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Abstract

本发明提出一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法，属于量热仪技术领域。该方法将量热仪量热过程的延迟环节划分为量热仪量热延迟环节和被测物体导热延迟环节；将被测物体放入量热仪，量热仪工作产生连续仪器测量信号并进行采样；确定量热仪量热延迟环节传递函数，计算得到被测物体向量热仪测量腔体散热功率的采样序列；若被测物体导热特征时间小于导热特征时间阈值，则该采样序列即为被测物体真实产热值采样序列；否则，确定被测物体导热延迟环节传递函数，计算得到被测物体真实产热值采样序列，量热仪量热过程延迟环节修正完毕。本发明可修正量热仪量热过程延迟环节的影响以获取被测物体的真实产热值，结果准确，操作简便快捷。

Description

一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法
技术领域
本发明涉及量热仪技术领域，特别涉及一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法。
背景技术
被测物体的产热值是反映该物体热特性的重要参数，所测量产热值的准确性是相关研究的关键。例如已经得到广泛应用的锂离子电池，其寿命、性能、安全均与其热特性紧密相关，准确测量电池产热量成为解决锂离子电池热问题的基础。
量热仪是一种用于测量被测物体产热量的仪器。常规的量热仪，以THT(ThermalHazard Technology)公司生产的等温量热仪为例，该仪器主要由热绝缘层、测量腔体、功率元件、辅助元件和热敏电阻组成。工作时，被测物体放置于测量腔体中；测量腔体外包裹着热绝缘层，热绝缘层隔绝了测量腔体向周围环境的能量传递，使测量腔体成为封闭系统而便于控制温度；测量腔体有两种结构，一种是接触式，即测量腔体的腔壁直接接触被测物体；另一种是非接触式，即利用流动工质在测量腔体内循环流动；功率元件的作用是向测量腔体提供可控的控制功率Pcontrol，辅助元件的作用是向测量腔体提供恒定的基线功率Pbaseline(腔体体积较大的等温量热仪采用水浴仪作为辅助元件，腔体体积较小的等温量热仪不采用额外的辅助元件，而是利用恒定的室温环境提供基线功率)；热敏电阻的作用是监控测量腔体(或腔体内流动工质)温度T。量热仪测量被测物体产热的过程是：向测量腔体通入恒定的基线功率Pbaseline，将被测物体装载入测量腔体后，设定测量过程中所需的恒定温度T0，量热仪通过调节控制功率Pcontrol，使测量腔体(或腔体内流动工质)温度T逐渐向设定的恒定温度T0收敛，最终达到热平衡时T＝T0，且Pcontrol＝Pbaseline，从而达到稳定状态；在上述稳定状态下，控制被测物体开始产热，通过导热被测物体向测量腔体的散热功率为N；该仪器的控制算法将调节Pcontrol以补偿散热功率N对由测量腔体和被测物体所组成系统的扰动，以维持测量腔体(或腔体内流动工质)温度T等于设定温度T0。此时量热仪记录下调节后的Pcontrol相对于被测物体产热前系统稳定时的值(即基线功率Pbaseline)的变化量Pc＝Pcontrol-Pbaseline，作为该仪器对被测物体真实产热值Qv的测量信号。
然而，不同于响应迅速的电学测量，在热学测量中由于量热仪器测量原理、测温部件热容、被测物体导热系数的影响，量热仪的量热过程和被测物体的导热过程存在延迟环节，导致量热仪获取的测量信号Pc与被测物体真实产热值Qv之间存在显著差异，降低量热仪获取测量结果的准确度。目前针对量热仪延迟现象问题，多笼统采用一阶惯性环节，或通过实验标定延迟时间，或凭借经验确定延迟时间，以补偿延迟环节带来的影响的方法。补偿法虽然能够在一定程度上减小延迟环节的影响，但还存在利用一阶环节描述量热延迟环节的合理性问题和凭借经验确定延迟时间的盲目性问题，不能完全消去延迟环节的影响。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法。本发明可修正量热仪量热过程延迟环节的影响以获取被测物体的真实产热值，结果准确，操作简便快捷，对提升量热仪性能有着重要意义。
本发明提出一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)任意选取一台量热仪和被测物体，将量热仪量热过程的延迟环节划分为量热仪量热延迟环节和被测物体导热延迟环节
2)获取被测物体的离散仪器测量信号Pc(k)＝Pc(tk)，其中k为非负整数，Δt为采样间隔，且tk＝kΔt；
3)获取量热仪量热延迟环节传递函数G(s)；
4)利用量热仪量热延迟环节传递函数G(s)，计算被测物体向量热仪测量腔体散热功率的采样序列N(k)；
5)对被测物体的导热特征时间进行判定：若被测物体的导热特征时间τ小于设定的导热特征时间阈值，则忽略被测物体导热延迟环节，本次测量的被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝N(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕；否则继续修正被测物体导热延迟环节，进入步骤6)；
6)获取被测物体导热延迟环节传递函数H(s)；
7)利用被测物体导热延迟环节传递函数H(s)，计算被测物体真实产热值采样序列Qv(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕。
本发明的特点及有益效果在于：
1)本发明明确了量热仪量热过程包含的不同延迟环节，并给出各种延迟环节修正的执行条件，克服以往盲目采用一阶惯性环节描述量热延迟现象和凭借经验确定特征时间的不足。
2)本发明提出了多种延迟环节的传递函数确定方法，可根据实际情况选用。针对量热仪延迟环节，可通过量热物理过程的微分方程(厂家直接提供)或结合仪器结构和量热原理得到传递函数表达式；针对导热延迟环节可通过建立测试样品的等效热路，或基于简化假设条件化简导热微分方程推导，或利用导热微分方程的分析解得到传递函数表达式；可利用逐个标定传递函数表达式中各参数或系统辨识的方法确定传递函数表达式中的具体参数值。
3)本发明能够修正量热仪给出的原始数据中延迟环节的影响，以得到被测物体真实的产热率；本发明可用于量热仪数据后处理中，对于提升量热仪性能有重要意义。
附图说明
图1为本发明方法的整体流程框图。
图2为本发明实施例1的等温量热仪的量热延迟环节示意图。
图3为本发明实施例1的等温量热仪的量热延迟环节传递函数示意图。
图4为本发明实施例1的等温量热仪的量热传递函数简化框图。
图5为本发明实施例1的等温量热仪的热功率阶跃响应修正结果示意图。
图6本发明实施例2的18650电池在25℃下0.5C、1C、2C倍率放电的原始量热数据示意图。
图7为本发明实施例2的18650电池在25℃下0.5C、1C、2C倍率放电时向量热仪的散热率示意图。
图8为本实施例2的18650电池在25℃下0.5C、1C、2C倍率放电的真实产热率示意图。
具体实施方式：
本发明提出一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法，下面结合附图和具体实施例进一步详细说明如下。
本发明提出一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法，整体流程如图1所示，包括以下步骤：
1)任意选取一台量热仪和被测物体，将量热仪量热过程的延迟环节划分为量热仪量热延迟环节和被测物体导热延迟环节。其中，量热仪可为任意普通型号。
本发明中，定义从被测物体内部产热开始到被测物体表面温度变化的环节为被测物体导热延迟环节，定义从被测物体表面温度变化到产生仪器测量信号的环节为量热仪量热延迟环节。
2)将步骤1)选取的被测物体放入量热仪中，量热仪开始工作并产生连续的仪器测量信号Pc＝Pc(t)，产生连续的仪器测量信号Pc＝Pc(t)，其中t为时域变量。量热仪对该信号进行采样，采样间隔为Δt(需满足采样定理)，获取离散的仪器测量信号序列为Pc(k)＝Pc(tk)，其中k为非负整数，且tk＝kΔt。
3)获取量热仪量热延迟环节传递函数G(s)；具体步骤如下：
3-1)获得仪器测量信号Pc的拉普拉斯变换Pc(s)与被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率N的拉普拉斯变换N(s)之间的传递函数G(s)的表达式，其中s为复数域的变量。
本发明是通过量热物理过程的微分方程(厂家直接提供)或基于量热原理和仪器结构推导出传递函数系统框图。以本实施例中的量热仪为例，测量腔体(或腔体内流动工质)温度温度T与设定温度T0的偏差经过PID控制器，控制器控制热电元件提供控制功率Pcontrol，控制功率的变化量Pc即为量热仪记录的测量信号。当被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热后，相当于引入了扰动N。PID控制器的参数可以由说明书或者厂家处获取。传递函数G(s)的表达式形式通常如下所示：
Figure BDA0001748727570000041
其中
Figure BDA0001748727570000042
为G(s)表达式中的各项系数，n为G(s)表达式中分母多项式的阶数，m为G(s)表达式中分子多项式的阶数。
3-2)确定G(s)表达式中各项系数的具体数值，得到量热仪量热延迟环节传递函数。通过实验标定G(s)表达式中所有物理参数或者利用系统辨识的方法可以确定G(s)表达式各项系数具体数值。
4)利用步骤3)的结果，计算被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)。
根据传递函数G(s)，有
Figure BDA0001748727570000043
通常G(s)是真分式，分母多项式阶数高于分子多项式阶数，取倒数后
Figure BDA0001748727570000044
为假分式。假分式能够化为整式与真分式之和，即：
Figure BDA0001748727570000045
其中Ag(g＝-1,0,1,2…n-m)为常系数，上式共有n-m+2项，每一项代表一个环节，相加代表这些环节是并联的。
可利用Z变换，将
Figure BDA0001748727570000051
从s域变换到z域以用于离散信号的处理，即
Figure BDA0001748727570000052
将Pc(k)从时域变换到z域，即Pc(z)＝Z(Pc(k))，根据
Figure BDA0001748727570000053
计算得到被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的Z变换N(z)。利用逆Z变换获得被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)＝Z-1(N(z))。
或可以仪器测量信号的采样序列Pc(k)为输入，利用时域方法经过
Figure BDA0001748727570000054
中并联的环节，即可输出被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)。
或者可以是z域与时域方法的结合，计算被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)。
5)对被测物体的导热特征时间进行判定：若被测物体的导热特征时间τ小于30秒，则被测物体导热延迟环节可以忽略，即本次测量的被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝N(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕；否则进入步骤6)。
被测物体的导热特征时间τ计算方法如下：
针对圆柱形被测物体，
Figure BDA0001748727570000055
其中ρ是被测物体密度，Cp是被测物体比热容，Dsample和Dsample，0分别是被测物体的外径和内径，H是被测物体的高度，kr和kz分别是被测物体的径向导热系数和轴向导热系数；
方形被测物体，
Figure BDA0001748727570000056
其中ρ是被测物体密度，Cp是被测物体比热容，D、L和W分别是被测物体的厚度、长度和宽度，kthr和kin分别是被测物体的法向导热系数和展向导热系数；
6)获取被测物体导热延迟环节传递函数H(s)；具体步骤如下：
6-1)获取被测物体产热率的拉普拉斯变换Qv(s)与被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的拉普拉斯变换N(s)之间的传递函数H(s)表达式。
被测物体的热容往往不能忽略，而被测物体产热发生于物体内部，由于导热过程的存在，从被测物体开始产热，到被测物体表面向量热仪散热的过程中，存在着导热延迟环节；通过建立被测物体的等效热路，或基于简化假设条件化简导热微分方程推导，或利用导热微分方程的分析解可以获取被测物体产热率的拉普拉斯变换Qv(s)与被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的拉普拉斯变换N(s)之间的传递函数H(s)。传递函数H(s)的表达式形式通常为：
Figure BDA0001748727570000061
其中
Figure BDA0001748727570000062
为表达式中的各项系数,d为分母多项式的阶数，e为分子多项式的阶数。
6-2)确定H(s)表达式各个参数具体数值，得到被测物体导热延迟环节传递函数，以完成准确的定量修正。通过实验标定表达式中所有物理参数或者利用系统辨识的方法可以确定H(s)表达式的具体数值。
7)利用步骤6)的结果，计算被测物体真实产热值采样序列Qv(k)。
根据传递函数H(s)，有
Figure BDA0001748727570000063
通常H(s)是真分式，分母多项式阶数高于分子多项式阶数，取倒数后
Figure BDA0001748727570000064
为假分式。假分式能够化为整式与真分式之和，即
Figure BDA0001748727570000065
其中Bh(h＝-1,0,1,2…e-d)为常系数，上式共有e-d+2项，每一项代表一个环节，相加代表这些环节是并联的。
可利用Z变换，将
Figure BDA0001748727570000066
从s域变换到z域以用于离散信号的处理，即即
Figure BDA0001748727570000067
将N(k)从时域变换到z域，即N(z)＝Z(N(k))，根据
Figure BDA0001748727570000068
计算得到被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的Z变换N(z)。利用逆Z变换获得被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝Z-1(Qv(z))。
或可以仪器测量信号的采样序列N(k)为输入，利用时域方法经过
Figure BDA0001748727570000069
中并联的环节，即可输出被测物体真实产热值采样序列Qv(k)。
或者将z域与时域方法的结合，计算被测物体真实产热值采样序列Qv(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕。
下面结合实施例对本发明进一步详细说明如下。
实施例1
以标定电阻为被测物体，用一款等温量热仪的阶跃响应修正作为实施例1；
1)选取THT(Thermal Hazard Technology)公司的等温量热仪IBC-18650，选取一个截面直径为26mm，高为65mm的圆柱形铝制标定电阻作为被测物体，将量热仪的量热过程的延迟环节划分为量热仪量热延迟环节和被测物体导热延迟环节。
2)将步骤1)选取的被测物体放入量热仪中，量热仪开始工作并产生连续的仪器测量信号Pc＝Pc(t)，其中t为时域变量。量热仪对该信号进行采样，采样间隔为Δt，获取离散的仪器测量信号序列为Pc(k)＝Pc(tk)，其中k为非负整数，且tk＝kΔt。
本实施例中，向步骤1)选取的等温量热仪中放入标定电阻，该电阻可视为等温体。向标定电阻提供恒定电流，相当于标定电阻向等温量热仪输入一个已知的热功率阶跃，用带方块的实线表示，等温量热仪对该热功率阶跃的响应即仪器测量信号Pc＝Pc(t)为带空心圆的实线，如图2所示。图2为本发明实施例1的等温量热仪的量热延迟环节示意图。从图2可以看出，等温量热仪量热原始数据与真实产热值由于存在延迟环节而差异较大，无法进行瞬态测量。因而，可以利用该量热仪的量热传递函数修正延迟环节的影响，以获取更准确的量热值。仪器对该信号进行采样，采样间隔为Δt＝1s，获取离散的仪器测量信号序列为Pc(k)＝Pc(tk)。
3)获取量热仪量热延迟环节传递函数G(s)；具体步骤如下：
3-1)获得仪器测量信号Pc的拉普拉斯变换Pc(s)与被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率N的拉普拉斯变换N(s)之间的传递函数G(s)的表达式，其中s为复数域的变量。
本实施例通过分析该量热仪的测量原理和部件结构推导出的量热传递函数如图3所示。腔内温度T与设定温度Ts的偏差e(t)经过PID控制器，控制器控制功率元件提供热功率，控制功率Pc(s)的变化量即为仪器测量值信号。其中T0表示环境温度，PI表示PID控制器只启动了比例环节KP和积分环节KI，iC表示经PID控制器计算后的控制电流大小，Pc表示仪器测量值信号，Kc表示控制电流与控制热功率间的比例系数。PD表示仪器向环境的热损失功率，KD表示腔内温度与环境温度差值与热损失功率的比例系数。moverall和C分别为包含标定电阻在内的量热组件的总质量和总热容。当测试样品向测量腔散热后，相当于引入了扰动N(s)。N(s)与Pc(s)的关系化简如图4所示。
本实施例获得传递函数形式为：
Figure BDA0001748727570000081
即m＝1,n＝2,b1＝KpKI,b0＝KIKC,a2＝moverallC,a1＝KD+KDKC,a0＝KIKC。
3-2)确定G(s)表达式中各项系数的具体数值，得到量热仪量热延迟环节传递函数。通过实验标定G(s)表达式中所有物理参数或者利用系统辨识的方法可以确定G(s)表达式各项系数具体数值。
本实施例利用已知的标定电阻输入信号和量热仪输出的仪器测量信号，通过系统识别工具确定量热传递函数的具体表达式为：
Figure BDA0001748727570000082
即b1＝0.003343,b0＝9.099×10-6,a2＝1,a1＝0.006539,a0＝9.052×10-6。
4)利用步骤3)的结果，计算被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)。
根据
Figure BDA0001748727570000083
本实施例则：
Figure BDA0001748727570000084
在时域中以仪器测量信号的采样序列Pc(k)为输入，经过并联的比例环节、微分环节和一阶惯性环节后，即可输出被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)。图5为本发明实施例1的等温量热仪的热功率阶跃响应修正结果示意图。如图5所示，带空心圆的实线为仪器测量信号，带方块的实线为输入的功率阶跃信号，带菱形的实线为修正后得到的被测物体产热真实值。可见与修正前量热值存在延迟现象不同的是，修正后的量热值直接达到与已知提供的功率阶跃值相同的阶跃值(2500mW)，提高了测量的准确度。
5)对被测物体的导热特征时间进行判定：：若被测物体的导热特征时间τ小于30秒，则被测物体导热延迟环节可以忽略，即本次测量的被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝N(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕；否则进入步骤6)。
本实施例中，
Figure BDA0001748727570000091
则被测物体导热延迟环节可以忽略，即本次测量的被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝N(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕。
实施例2
以一款18650电池为被测物体，25℃下0.5C、1C、2C倍率放电的量热修正作为实施例2；
1)选取一台与实施例1中相同等温量热仪，选取一个截面外径为18mm，内径为2mm，高为65mm的18650电池作为被测物体，将量热仪的量热过程的延迟环节划分为量热仪量热延迟环节和被测物体导热延迟环节。
2)将步骤1)选取的被测物体放入量热仪中，量热仪开始工作并产生连续的仪器测量信号Pc＝Pc(t)，其中t为时域变量。量热仪对该信号进行采样，采样间隔为Δt，获取离散的仪器测量信号序列为Pc(k)＝Pc(tk)，其中k为非负整数，且tk＝kΔt。
本实施例中，首先获取被测物体在25℃下0.5C、1C、2C倍率放电时量热仪的仪器测量信号Pc，分别如图6从下到上三条曲线所示。量热仪对该信号进行采样，采样间隔为Δt＝1s，获取离散的仪器测量信号序列为Pc(k)＝Pc(tk)；
3)获取量热仪量热延迟环节传递函数G(s)；具体步骤如下：
3-1)获得仪器测量信号Pc的拉普拉斯变换Pc(s)与被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率N的拉普拉斯变换N(s)之间的传递函数G(s)的表达式，其中s为复数域的变量。
本实施例通过分析该量热仪的测量原理和部件结构推导出的量热传递函数如图3所示。腔内温度T与设定温度Ts的偏差e(t)经过PID控制器，控制器控制功率元件提供热功率，控制功率Pc(s)的变化量即为仪器测量值信号。其中T0表示环境温度，PI表示PID控制器只启动了比例环节KP和积分环节KI，iC表示经PID控制器计算后的控制电流大小，Pc表示仪器测量值信号，Kc表示控制电流与控制热功率间的比例系数。PD表示仪器向环境的热损失功率，KD表示腔内温度与环境温度差值与热损失功率的比例系数。moverall和C分别为包含标定电阻在内的量热组件的总质量和总热容。当测试样品向测量腔散热后，相当于引入了扰动N(s)。N(s)与Pc(s)的关系化简如图4所示。
本实施例获得传递函数形式为：
Figure BDA0001748727570000092
即m＝1,n＝2,b1＝KpKI,b0＝KIKC,a2＝moverallC,a1＝KD+KDKC,a0＝KIKC。
3-2)确定G(s)表达式中各项系数的具体数值，得到量热仪量热延迟环节传递函数。通过实验标定G(s)表达式中所有物理参数或者利用系统辨识的方法可以确定G(s)表达式各项系数具体数值。
本实施例确定量热传递函数的具体表达式为：
Figure BDA0001748727570000101
即b1＝0.003343,b0＝9.099×10-6,a2＝1,a1＝0.006539,a0＝9.052×10-6。
4)利用步骤3)的结果，计算被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)。
根据
Figure BDA0001748727570000102
本实施例则：
Figure BDA0001748727570000103
在时域中以仪器测量信号的采样序列Pc(k)为输入，经过并联的比例环节、微分环节和一阶惯性环节后，即可输出被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的采样序列N(k)，图7为本发明实施例2的18650电池在25℃下0.5C、1C、2C倍率放电时向量热仪的散热率示意图。
5)对被测物体的导热特征时间进行判定：若被测物体的导热特征时间τ小于30秒，则被测物体导热延迟环节可以忽略，即本次测量的被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝N(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕；否则进入步骤6)。
本实施例中，
Figure BDA0001748727570000104
进入步骤6)。
6)获取被测物体导热延迟环节传递函数H(s)；具体步骤如下：
6-1)获取被测物体产热率的拉普拉斯变换Qv(s)与被测物体向测量腔体(或腔体内流动工质)散热功率的拉普拉斯变换N(s)之间的传递函数H(s)表达式。
本实施例采用建立等效热路的方法推导导热延迟环节传递函数。推导出导热延迟环节传递函数为：
Figure BDA0001748727570000111
即
Figure BDA0001748727570000112
6-2)确定H(s)表达式各个参数具体数值，得到被测物体导热延迟环节传递函数；
本实施例通过实验标定各个参数确定导热延迟环节传递函数的具体表达式为：
Figure BDA0001748727570000113
即p0＝1,q1＝135.94,q0＝1。
7)利用步骤6)的结果，计算被测物体真实产热值采样序列Qv(k)。
根据
Figure BDA0001748727570000114
有
Qv(s)＝(τs+1)N(s)＝τsN(s)+N(s)
将上等号两边作拉普拉斯逆变换到时域，得到：
Figure BDA0001748727570000115
上式说明在时域上将N(t)对时间t求导数，乘上特征时间τ后再加上N(t)本身，其和等于被测物体真实产热值Qv(t)。针对离散信号微分用差分代替，即
Figure BDA0001748727570000116
最终得到的被测物体真实产热值采样序列Qv(k)如图8所示，从下到上分别是在25℃下0.5C、1C、2C倍率放电时被测物体的真实产热值。量热仪量热过程延迟环节修正完毕。

Claims (5)

1.一种利用传递函数修正量热仪量热过程延迟环节的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)任意选取一台量热仪和被测物体，将量热仪量热过程的延迟环节划分为量热仪量热延迟环节和被测物体导热延迟环节
2)获取被测物体的离散仪器测量信号Pc(k)＝Pc(tk)，其中k为非负整数，Δt为采样间隔，且tk＝kΔt；
3)获取量热仪量热延迟环节传递函数G(s)；G(s)表达式如下：
Figure FDA0002460330540000011
其中，s为复数域的变量，Pc(s)为仪器测量信号Pc的拉普拉斯变换，N(s)为被测物体向量热仪测量腔体散热功率N的拉普拉斯变换；ai、bj为G(s)表达式中的系数；n为G(s)表达式中分母多项式的阶数，m为G(s)表达式中分子多项式的阶数；
4)利用量热仪量热延迟环节传递函数G(s)，采用以下三种方法中的任意一种计算被测物体向量热仪测量腔体散热功率的采样序列N(k)：
方法一：根据量热仪量热过程延迟环节传递函数G(s)，有
Figure FDA0002460330540000012
G(s)是真分式，取倒数后
Figure FDA0002460330540000013
为假分式；假分式化为整式与真分式之和，即：
Figure FDA0002460330540000014
其中Ag为常系数，上式共有n-m+2项，每一项代表一个环节，相加代表这些环节是并联的；
利用Z变换，将
Figure FDA0002460330540000015
从s域变换到z域以用于离散信号的处理，即
Figure FDA0002460330540000016
将Pc(k)从时域变换到z域，即Pc(z)＝Z(Pc(k))，根据
Figure FDA0002460330540000017
计算得到被测物体向测量腔体散热功率的Z变换N(z)；利用逆Z变换获得被测物体向测量腔体散热功率的采样序列N(k)＝Z-1(N(z))；
方法二：以仪器测量信号的采样序列Pc(k)为输入，利用时域方法经过
Figure FDA0002460330540000021
中并联的环节，输出被测物体向测量腔体散热功率的采样序列N(k)；
方法三：将z域与时域方法的结合，计算被测物体向测量腔体散热功率的采样序列N(k)；
5)对被测物体的导热特征时间进行判定：若被测物体的导热特征时间τ小于设定的导热特征时间阈值，则忽略被测物体导热延迟环节，本次测量的被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝N(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕；否则继续修正被测物体导热延迟环节，进入步骤6)；其中，被测物体的导热特征时间计算方法如下：
若被测物体是圆柱形时，导热特征时间τ计算方法如下：
Figure FDA0002460330540000022
其中ρ是被测物体密度，Cp是被测物体比热容，Dsample和Dsample，0分别是被测物体的外径和内径，H是被测物体的高度，kr和kz分别是被测物体的径向导热系数和轴向导热系数；
若被测物体是方形时，导热特征时间τ计算方法如下：
Figure FDA0002460330540000023
其中D、L和W分别是被测物体的厚度、长度和宽度，kthr和kin分别是被测物体的法向导热系数和展向导热系数；
6)获取被测物体导热延迟环节传递函数H(s)；H(s)的表达式如下：
Figure FDA0002460330540000024
其中，s为复数域的变量，Qv(s)为被测物体产热率的拉普拉斯变换，N(s)为被测物体向量热仪测量腔体散热功率的拉普拉斯变换；pi、qi为H(s)表达式中的系数，d为H(s)表达式中分母多项式的阶数，e为H(s)表达式中分子多项式的阶数；
7)利用被测物体导热延迟环节传递函数H(s)，计算被测物体真实产热值采样序列Qv(k)，量热仪量热过程延迟环节修正完毕；其中，计算被测物体真实产热值采样序列Qv(k)，采用以下三种方法中的任意一种方法：
方法一：根据传递函数H(s)，有
Figure FDA0002460330540000031
H(s)是真分式，分母多项式阶数高于分子多项式阶数，取倒数后
Figure FDA0002460330540000032
为假分式，假分式化为整式与真分式之和，即：
Figure FDA0002460330540000033
其中Bh为常系数，上式共有e-d+2项，每一项代表一个环节，相加代表这些环节是并联的；
利用Z变换，将
Figure FDA0002460330540000034
从s域变换到z域以用于离散信号的处理，即
Figure FDA0002460330540000035
将N(k)从时域变换到z域，即N(z)＝Z(N(k))，根据
Figure FDA0002460330540000036
计算得到被测物体向测量腔体散热功率的Z变换N(z)；利用逆Z变换获得被测物体真实产热值采样序列Qv(k)＝Z-1(Qv(z))；
方法二：将仪器测量信号的采样序列N(k)为输入，利用时域方法经过
Figure FDA0002460330540000037
中并联的环节，输出被测物体真实产热值采样序列Qv(k)；
方法三：将z域与时域方法的结合，计算被测物体真实产热值采样序列Qv(k)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中将量热仪量热过程的延迟环节划分为量热仪量热延迟环节和被测物体导热延迟环节，划分方法是：分析量热过程中的热流路径，定义从被测物体内部产热开始到被测物体表面温度变化的环节为被测物体导热延迟环节，定义从被测物体表面温度变化到产生仪器测量信号的环节为量热仪量热延迟环节。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述G(s)表达式各项系数具体数值，获取方法为实验逐一标定各项系数的方法或系统辨识的方法。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中导热特征时间阈值为30秒。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述H(s)表达式各项系数具体数值，获取方法为实验逐一标定各项系数的方法或系统辨识的方法。
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