CN112729617A - 一种温敏材料连续标定方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温敏材料连续标定方法、系统存储介质，使温敏材料表面温度发生连续升高或降低；在温度升高或降低过程中，记录全程的温度‑时间曲线，同时记录全程温敏材料表面的光强场‑随时间变化的图像；根据所述图像得到的温度‑光强曲线，进行数据筛选后经过曲线拟合得到指定区域或像素连续的温度－光强标定曲线，实现更高效率、更高精度的温敏材料标定。
Description
技术领域
本发明涉及风洞热流测量技术领域，尤其涉及一种温敏材料连续标定方法、 系统及存储介质。
背景技术
温敏材料在使用前必须进行标定，以获得同一批次材料的光强—温度关系。 传统的方法为离散标定方式：将待标定样板维持在T0，记录此时的温度和光强； 升高(或降低)样板温度至T1，记录此时的温度和光强；升高(或降低)样板 温度至TN，记录此时的温度和光强；根据得到的N+1个离散时间点的温度信息和 光强信息，得到光强和温度的关系曲线。然而，离散标定的方法效率低，操作 流程繁琐；流程繁琐使得数据量有限，因此同样的温度测量误差会导致更高的 标定误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温敏材料连续标定方法、系统及存储介质，能 够通过连续的温度升高(或降低)以及同步的温度-光强测量，实现更高效率、 更高精度的温敏材料标定。
第一方面，本发明实施例提供了一种温敏材料连续标定方法，所述标定方 法包括：
使温敏材料表面温度发生连续升高或降低；
在温度升高或降低过程中，记录全程的温度-时间曲线T＝f1(τ)，同时记录 全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像；
对所述图像采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强-时间 曲线I＝f2(τ)；
将得到的温度-时间曲线T＝f1(τ)和平均光强-时间曲线同步，去掉中间量后 得到初步的温度-平均光强曲线T＝F(I)；
将得到的温度-光强曲线T＝F(I)进行数据筛选后经过曲线拟合得到指定区 域或像素连续的温度－光强标定曲线。
可选地，将得到的温度-时间曲线T＝f1(τ)和平均光强-时间曲线同步包括：
根据温度变化的起点、终点及光强变化的起点、终点这四个关键点进行时 间同步。
可选地，采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强光强-时间 曲线I＝f2(T)包括：
从图像中提取出温度变化过程中温敏材料表面指定区域或像素的平均光强 随时间的变化曲线，该曲线的数据量等同于图像帧数N，也可以为采样帧数的 N/m+1，m为间隔帧数。
其中，采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强光强-时间曲 线I＝f2(T)包括：
从图像中提取出温度变化过程中温敏材料表面指定区域或像素的平均光强 随时间的变化曲线，该曲线的数据量为采样帧数的N/m+1，m为间隔帧数。
可选地，将得到的温度-光强曲线进行数据筛选包括：去除坏点，具体包括 以下步骤：
1、最小二乘(或其它曲线拟合方法)得到拟合的光强-温度曲线；
2、计算任一点测量值和拟合曲线值的光强偏差；
3、如果光强偏差不在接受范围内(如±0.05)，则认为是坏点，去除；反 之则不去除。
4、逐点计算，去除所有坏点后，再次拟合即得到最终的光强-温度曲线。
第二方面，本发明实施例提供了一种温敏材料连续标定系统，所述标定系 统包括：
均温加热装置，所述均温加热装置采用PID控制，并可以可调节加热速率， 所述均温加热装置用于使温敏材料表面温度发生连续升高或降低；
温度测量装置，所述温度测量装置用于在温度升高或降低的过程中测量温 敏材料表面温度；
数据记录仪，用于记录温敏材料表面温度-时间曲线T＝f1(τ)；
相机，用于记录全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像；
可选地，所述温度测量装置包括：
热电阻、热电偶。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现如权利要求1-5中任一 项所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计 算机指令，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步 骤。
有益效果
本发明提出了一种温敏材料连续标定方法、系统存储介质，使温敏材料表 面温度发生连续升高或降低；在温度升高或降低过程中，记录全程的温度-时间 曲线，同时记录全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像；根据所述图像 得到的温度-光强曲线，进行数据筛选后经过曲线拟合得到指定区域或像素连续 的温度－光强标定曲线，实现更高效率、更高精度的温敏材料标定。
附图说明
图1为本发明一种温敏材料连续标定方法一种实施例的流程图；
图2为本发明本发明的标定方法流程与离散标定方法的对比图；
图3为本发明一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"内"、"外"、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位 置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置 或系统必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本 发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相 对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二 "的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。对于本领域的普通 技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
本发明的目的在于提供一种AUV编队方法，能够在复杂水况下解决由于 通讯延迟、高丢包率造成的编队形成问题。
图1示出了一种温敏材料连续标定方法一种实施例的流程图，图2为本发 明本发明的标定方法流程与离散标定方法的对比图，所述标定方法包括：
S20、使温敏材料表面温度发生连续升高或降低；
S40、在温度升高或降低过程中，记录全程的温度-时间曲线T＝f1(τ)，同 时记录全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像；
S60、对所述图像采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强- 时间曲线I＝f2(τ)；其中，光强提取方法例如可以通过Matlab的函数读取；
S80、将得到的温度-时间曲线T＝f1(τ)和平均光强-时间曲线I＝f2(τ)同步， 去掉中间量(即时间)后得到初步的温度-平均光强曲线T＝F(I)；具体地，可 以根据光强和温度变化的起点和终点来进行同步的，因为温度和光强的变化本 身是几乎同步的，于是两条曲线的变化也是同步的。而温度没有变化时，光强 和温度都是恒定值。此外，温度、光强的采样频率都是已知的，所以直接根据 两条曲线的变化就可以完成同步。
S100、将得到的温度-光强曲线T＝F(I)进行数据筛选后经过曲线拟合得到 指定区域或像素连续的温度－光强标定曲线。
本发明实施例所述一种温敏材料连续标定方法，使温敏材料表面温度发生 连续升高或降低；在温度升高或降低过程中，记录全程的温度-时间曲线T＝ f1(τ)，同时记录全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像；对所述图像采 用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强-时间曲线I＝f2(τ)；将得 到的温度-时间曲线T＝f1(τ)和平均光强-时间曲线同步，去掉中间量(即时间) 后得到初步的温度-平均光强曲线T＝F(I)；将得到的温度-光强曲线T＝F(I)进行 数据筛选后经过曲线拟合得到指定区域或像素连续的温度－光强标定曲线，实 现更高效率、更高精度的温敏材料标定。
可选地，将得到的温度-时间曲线T＝f1(τ)和平均光强-时间曲线同步包括：
根据温度变化的起点、终点及光强变化的起点、终点这四个关键点进行时 间同步。
可选地，采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强光强-时间 曲线I＝f2(T)包括：
从图像中提取出温度变化过程中温敏材料表面指定区域或像素的平均光强 随时间的变化曲线，该曲线的数据量等同于图像帧数N，也可以为采样帧数的 N/m+1，m为间隔帧数。
其中，采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强光强-时间曲 线I＝f2(T)包括：
从图像中提取出温度变化过程中温敏材料表面指定区域或像素的平均光强 随时间的变化曲线，该曲线的数据量为采样帧数的N/m+1，m为间隔帧数。
可选地，将得到的温度-光强曲线进行数据筛选包括：去除坏点，具体包括 以下步骤：
1、最小二乘(或其它曲线拟合方法)得到拟合的光强-温度曲线；
2、计算任一点测量值和拟合曲线值的光强偏差；
3、如果光强偏差不在接受范围内(如±0.05)，则认为是坏点，去除；反 之则不去除。
4、逐点计算，去除所有坏点后，再次拟合即得到最终的光强-温度曲线。
如图3所示，本发明实施例提供了一种温敏材料连续标定系统，所述标定 系统包括：
均温加热装置20，所述均温加热装置采用PID控制，并可以可调节加热速 率，所述均温加热装置用于使温敏材料表面温度发生连续升高或降低；
温度测量装置40，所述温度测量装置用于在温度升高或降低的过程中测量 温敏材料表面温度；
数据记录仪60，用于记录温敏材料表面温度-时间曲线T＝f1(τ)；
相机80，用于记录全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像；
可选地，所述温度测量装置包括：
热电阻、热电偶。
本发明实施例采用PID控制调节加热速率加热待标定样板，使其表面温度 连续升高(或降低)；在温度变化过程中采用温度传感器(如热电偶、热电阻 等)测量样板表面的温度，并采用数据记录仪记录温度-时间曲线；在温度变化 过程中通过相机记录全程样板表面的光强场-随时间变化的图像，待标定过程结 束后保存图像，并借助光强提取方法得到指定区域(或像素)的平均光强(光 强)-时间曲线；将采集的温度-时间曲线和光强-时间曲线借助中间量(时间) 进行同步后，再进行数据筛选(如去除坏点等)后经过曲线拟合得到温度和光 强的关系曲线，即为所需的标定曲线。该方法通过连续的温度升高(或降低) 以及同步的温度-光强测量，实现了更高效率、更高精度的温敏材料标定。
本实施例所述一种温敏材料连续标定系统相对于现有技术的优点在于：
(1)本发明通过采用PID控制实现连续温度变化，同时数据采集过程由 采集设备自动完成，这些措施使得标定过程更简便，标定效率更高。
(2)本发明通过间接测量样板表面的温度和光强后同步，通过提高采样频 率可以降低测量过程中环境温度/光强等变化引起的误差和读数误差，在提高标 定效率的同时，提高标定精度。
本发明实施例还提供了一种计算机电子设备，图3示出了可以应用本发明 实施例的电子设备的结构示意图，如图3所示，该计算机电子设备包括，中央 处理单元(CPU)301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或 者从存储部分308加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适 当的动作和处理。在RAM 303中，还存储有系统300操作所需的各种程序和数 据。CPU 301、ROM 302以及RAM 303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O) 接口305也连接至总线304。
以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分1006；包括 诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307； 包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口 卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动 器310也根据需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁 光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出 的计算机程序根据需要被安装入存储部分308。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以 是上述实施例中一种温敏材料连续标定系统中所包含的计算机可读存储介 质；也可以是单独存在，未装配入电子设备中的计算机可读存储介质。计算 机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以 上的处理器用来执行描述于本发明的一种温敏材料连续标定的方法。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和 计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或 框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、 程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行 指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以 以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可 以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程 图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统 来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相 应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种温敏材料连续标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：
使温敏材料表面温度发生连续升高或降低；
在温度升高或降低过程中，记录全程的温度-时间曲线T＝f1(τ)，同时记录全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像；
对所述图像采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强-时间曲线I＝f2(τ)；
将得到的温度-时间曲线T＝f1(τ)和平均光强-时间曲线同步，去掉中间量后得到初步的温度-平均光强曲线T＝F(I)；
将得到的温度-光强曲线T＝F(I)进行数据筛选后经过曲线拟合得到指定区域或像素连续的温度－光强标定曲线。
2.如权利1中所述的标定方法，其特征在于，将得到的温度-时间曲线T＝f1(τ)和平均光强-时间曲线同步包括：
根据温度变化的起点、终点及光强变化的起点、终点这四个关键点进行时间同步。
3.如权利1中所述的标定方法，其特征在于，采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强光强-时间曲线I＝f2(τ)包括：
从图像中提取出温度变化过程中温敏材料表面指定区域或像素的平均光强随时间的变化曲线，该曲线的数据量等同于图像帧数N，也可以为采样帧数的N/m+1，m为间隔帧数。
4.如权利1中所述的标定方法，其特征在于，采用光强提取方法得到全程指定区域或像素的平均光强光强-时间曲线I＝f2(τ)包括：
从图像中提取出温度变化过程中温敏材料表面指定区域或像素的平均光强随时间的变化曲线，该曲线的数据量为采样帧数的N/m+1，m为间隔帧数。
5.如权利1中所述的标定方法，其特征在于，将得到的温度-光强曲线进行数据筛选包括：去除坏点，具体包括以下步骤：
通过曲线拟合方法得到拟合的光强-温度曲线；
计算任一点测量值和拟合曲线值的光强偏差；
如果光强偏差不在接受范围内，则认为是坏点，去除；反之则不去除；
逐点计算，去除所有坏点后，再次拟合即得到最终的光强-温度曲线。
6.一种温敏材料连续标定系统，其特征在于，所述标定系统包括：
均温加热装置，所述均温加热装置采用PID控制，并可以可调节加热速率，所述均温加热装置用于使温敏材料表面温度发生连续升高或降低；
温度测量装置，所述温度测量装置用于在温度升高或降低的过程中测量温敏材料表面温度；
数据记录仪，用于记录温敏材料表面温度-时间曲线T＝f1(τ)；
相机，用于记录全程温敏材料表面的光强场-随时间变化的图像。
7.根据权利要求6所述的标定系统，其特征在于，所述温度测量装置包括：热电阻、热电偶。
8.一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
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