CN115165204A - 一种真空度检测方法、系统、计算机设备及可读介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空度检测方法、系统、计算机设备及可读介质，属于真空磁浮管道技术领域。真空度检测方法包括：在沿真空磁浮管道长度方向上间隔设置声波发生器和声波接收器，计算声波在真空磁浮管道中的实际声波速率；采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，真空度数据库为真空度和声波速率的映射数据库；建立声波速率匹配方法，声波速率匹配方法是将声波速率输入至真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的真空度；基于实际声波速率、声波速率匹配方法和真空度数据库，获取真空磁浮管道的实际真空度。本发明提供的一种真空度检测方法，可以可靠地确定出真空磁浮管道的实际真空度，不会受到周围环境的影响。

Description

一种真空度检测方法、系统、计算机设备及可读介质
技术领域
本发明属于真空磁浮管道技术领域，更具体地，涉及一种真空度检测方法、系统、计算机设备及可读介质。
背景技术
磁浮列车要想跑得更快，要解决空气阻力问题。高速列车运行时会受到轮轨接触摩擦阻力，也会受到空气阻力，磁浮技术仅仅能够消除接触摩擦阻力，但是在地表稠密的大气环境下，空气阻力问题依然存在。因此，将磁浮列车置于真空管道中，利用真空减小空气阻力，能够提升地面轨道交通的速度上限。
从理论上来讲，未来高速磁浮交通结合真空管道技术，运营时速将超过民航飞机速度，达到1000公里以上，成为搭载人类出行的“超高速列车”。因此，管道内真空度保持在良好区间是高速磁浮列车正常运行的基础。而为了稳定控制管内真空度，需要掌握管内真空度数值作为真空泵工作效力的决定指标。
然而，现有的检测真空磁浮管道内真空度的方法容易受到周围环境的影响，导致检测的可靠性较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种真空度检测方法、系统、计算机设备及可读介质，其目的在于可以可靠地确定出真空磁浮管道的实际真空度，不会受到周围环境的影响。
第一方面，本发明提供了一种真空度检测方法，所述真空度检测方法包括：
在沿真空磁浮管道长度方向上间隔设置声波发生器和声波接收器，且所述声波发生器和所述声波接收器位于所述真空磁浮管道内，并基于所述声波发生器和所述声波接收器，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率；
采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，所述真空度数据库为所述真空度和所述声波速率的映射数据库；
建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的所述真空度；
基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，获取所述真空磁浮管道的实际真空度。
可选地，所述基于所述声波发生器和所述声波接收器，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率，包括：
测量所述声波发生器和所述声波接收器之间的间距；
基于所述声波发生器和所述声波接收器，确实声波的传递时间；
基于所述间距和所述传递时间，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率。
可选地，建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的所述真空度，包括：
建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取最接近的所述真空度。
可选地，所述基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，获取所述真空磁浮管道的实际真空度，包括：
基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，确定最接近的所述真空度，最接近的所述真空度即为所述真空磁浮管道的实际真空度。
可选地，所述声波速率匹配方法通过以下公式实现：
Figure BDA0003773198610000021
其中，S0为所述实际声波速率，Si为所述真空度数据库中声波速率，Var[Si]与Var[S0]分别为Si与S0的方差，Cov(Si,S0)是Si与S0的协方差,Ri为Si与S0的相关性。
第二方面，本发明提供了一种真空度检测系统，所述真空度检测系统包括：
实际声波速率模块，用于在沿真空磁浮管道长度方向上间隔设置声波发生器和声波接收器，且所述声波发生器和所述声波接收器位于所述真空磁浮管道内，并基于所述声波发生器和所述声波接收器，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率；
真空度数据库模块，用于采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，所述真空度数据库为所述真空度和所述声波速率的映射数据库；
声波速率匹配模块，用于建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的所述真空度；
实际真空度模块，用于基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，获取所述真空磁浮管道的实际真空度。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行第一方面所述真空度检测方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有可由计算机设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行第一方面所述真空度检测方法的步骤。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
对于本发明实施例提供的一种真空度检测方法，在对真空磁浮管道内的真空度进行测量时，首先，在沿真空磁浮管道长度方向上间隔设置声波发生器和声波接收器，且声波发生器和声波接收器位于真空磁浮管道内，并基于声波发生器和声波接收器，计算声波在真空磁浮管道中的实际声波速率，从而便于后续以实际声波速率为初始条件，在真空度数据库中匹配到相对应的实际真空度。然后，采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，真空度数据库为真空度和声波速率的映射数据库。接着，建立声波速率匹配方法，声波速率匹配方法是将声波速率输入至真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的真空度，从而提高匹配速率。
最后，基于实际声波速率、声波速率匹配方法和真空度数据库，获取真空磁浮管道的实际真空度，从而根据实际声波速率在真空度数据库中找到一致或接近的声波速率，进而通过映射关系也就可以可靠地确定出真空磁浮管道的实际真空度。
也就是说，本发明提供的一种真空度检测方法，可以可靠地确定出真空磁浮管道的实际真空度，不会受到周围环境的影响。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种真空度检测方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种真空度检测方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的声波器的布置示意图；
图4是本发明实施例提供的一种真空度检测系统的结构示意图。
图中各符号表示含义如下：
1、声波发生器；2、声波接收器；3、真空磁浮管道；100、实际声波速率模块；200、真空度数据库模块；300、声波速率匹配模块；400、实际真空度模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的一种真空度检测方法的流程图，如图1所示，该真空度检测方法包括：
S101、在沿真空磁浮管道3长度方向上间隔设置声波发生器1和声波接收器2，且声波发生器1和声波接收器2位于真空磁浮管道3内，并基于声波发生器1和声波接收器2，计算声波在真空磁浮管道3中的实际声波速率。
S102、采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，真空度数据库为真空度和声波速率的映射数据库。
S103、建立声波速率匹配方法，声波速率匹配方法是将声波速率输入至真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的真空度。
S104、基于实际声波速率、声波速率匹配方法和真空度数据库，获取真空磁浮管道3的实际真空度。
对于本发明实施例提供的一种真空度检测方法，在对真空磁浮管道3内的真空度进行测量时，首先，在沿真空磁浮管道3长度方向上间隔设置声波发生器1和声波接收器2，且声波发生器1和声波接收器2位于真空磁浮管道3内，并基于声波发生器1和声波接收器2，计算声波在真空磁浮管道3中的实际声波速率，从而便于后续以实际声波速率为初始条件，在真空度数据库中匹配到相对应的实际真空度。然后，采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，真空度数据库为真空度和声波速率的映射数据库。接着，建立声波速率匹配方法，声波速率匹配方法是将声波速率输入至真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的真空度，从而提高匹配速率。
最后，基于实际声波速率、声波速率匹配方法和真空度数据库，获取真空磁浮管道3的实际真空度，从而根据实际声波速率在真空度数据库中找到一致或接近的声波速率，进而通过映射关系也就可以可靠地确定出真空磁浮管道3的实际真空度。
也就是说，本发明提供的一种真空度检测方法，可以可靠地确定出真空磁浮管道3的实际真空度，不会受到周围环境的影响。
容易理解的是，声音的本质是一种波，需要依靠媒质传播，媒质一旦改变，必然会影响声音传播。有研究表明，声速与气压存在关系，随着气压的降低声音传播速度降低。当气压在1x105-1x102Pa时，属于粗真空状态；当气压在1x102-1x10-1Pa时，属于低真空状态；当气压在1x10-1-1x10-6Pa时，属于高真空状态；当气压小于1x10-6Pa时，属于超高真空状态。在不同真空度情况下，声波传播速率存在差异。本发明利用声波在不同真空度下传播速率的差异，提出的一种真空度检测方法。
图2是本发明实施例提供的另一种真空度检测方法的流程图，如图2所示，该真空度检测方法包括：
S201、在沿真空磁浮管道3长度方向上间隔设置声波发生器1和声波接收器2，且声波发生器1和声波接收器2位于真空磁浮管道3内。
图3是本发明实施例提供的声波器的布置示意图，如图3所示，声波发生器1和声波接收器2间隔布置在真空磁浮管道3内。具体地，可以布置在真空磁浮管道3的顶部内壁上，从而减少气流的干扰。
S202、测量声波发生器1和声波接收器2之间的间距L。
S203、基于声波发生器1和声波接收器2，确实声波的传递时间T。
S204、基于间距L和传递时间T，计算声波在真空磁浮管道3中的实际声波速率S0。
在上述实施方式中，通过步骤S202-S204，基于S0＝L/T，从而便捷求算出真空磁浮管道3中的实际声波速率S0。
S205、采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，真空度数据库为真空度和声波速率的映射数据库。
容易理解的是，真空度数据库内真空度的分度值越小，匹配就越精确，后续得到的实际真空度就越准确。
需要说明的是，真空度数据库可以通过实验测试得到，即通过实验模拟并测量在真空磁浮管中的不同真空度对应的声速。
S206、建立声波速率匹配方法，声波速率匹配方法是将声波速率输入至真空度数据库进行匹配，从而获取最接近的真空度。
在本实施例中，声波速率匹配方法通过以下公式实现：
Figure BDA0003773198610000071
其中，S0为实际声波速率，Si为真空度数据库中声波速率，Var[Si]与Var[S0]分别为Si与S0的方差，Cov(Si,S0)是Si与S0的协方差,Ri为Si与S0的相关性。
在上述实施方式中，比较Si与S0之间的相关系数Ri，能够快速找到其中最大的相关系数max[Ri]下的S0，即可视为在真空度数据库中确定该真空磁浮管道3的最接近的声波速率，再通过在真空度数据库进行匹配上对应的最接近的真空度即可。
S207、基于实际声波速率、声波速率匹配方法和真空度数据库，确定最接近的真空度，最接近的真空度即为真空磁浮管道3的实际真空度。
示例性地，真空吸附管道内的实际声波速率记为S0。真空度数据库中各声波速率分别记为S1，S2，S3，……，S100，且对应的真空度分别为P1，P2，P3，……，P100。求解实际声波速率与真空度数据库中声波速率的相关系数得到R1，R2，R3，……，R100，其中R20最大，此时S20与S0最接近，则实际真空度为P20。
也就是说，通过实际声波速率、声波速率匹配方法可以确定出在真空度数据库中的最接近的声波速率，并通过真空度数据库最后即可确定最接近的真空度，最接近的真空度即为真空磁浮管道3的实际真空度。
图4是本发明实施例提供的一种真空度检测系统的结构示意图，如图4所示，该真空度检测系统包括：
实际声波速率模块100，用于在沿真空磁浮管道3长度方向上间隔设置声波发生器1和声波接收器2，且声波发生器1和声波接收器2位于真空磁浮管道3内，并基于声波发生器1和声波接收器2，计算声波在真空磁浮管道3中的实际声波速率。
真空度数据库模块200，用于采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，真空度数据库为真空度和声波速率的映射数据库。
声波速率匹配模块300，用于建立声波速率匹配方法，声波速率匹配方法是将声波速率输入至真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的真空度。
实际真空度模块400，用于基于实际声波速率、声波速率匹配方法和真空度数据库，获取真空磁浮管道3的实际真空度。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，存储单元存储有计算机程序，当计算机程序被处理单元执行时，使得处理单元执行上述真空度检测方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有可由计算机设备执行的计算机程序，当计算机程序在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行上述真空度检测方法的步骤。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种真空度检测方法，其特征在于，所述真空度检测方法包括：
在沿真空磁浮管道长度方向上间隔设置声波发生器和声波接收器，且所述声波发生器和所述声波接收器位于所述真空磁浮管道内，并基于所述声波发生器和所述声波接收器，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率；
采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，所述真空度数据库为所述真空度和所述声波速率的映射数据库；
建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的所述真空度；
基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，获取所述真空磁浮管道的实际真空度。
2.根据权利要求1所述的一种真空度检测方法，其特征在于，所述基于所述声波发生器和所述声波接收器，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率，包括：
测量所述声波发生器和所述声波接收器之间的间距；
基于所述声波发生器和所述声波接收器，确实声波的传递时间；
基于所述间距和所述传递时间，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率。
3.根据权利要求1所述的一种真空度检测方法，其特征在于，所述建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的所述真空度，包括：
建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取最接近的所述真空度。
4.根据权利要求3所述的一种真空度检测方法，其特征在于，所述基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，获取所述真空磁浮管道的实际真空度，包括：
基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，确定最接近的所述真空度，最接近的所述真空度即为所述真空磁浮管道的实际真空度。
5.根据权利要求4所述的一种真空度检测方法，其特征在于，所述声波速率匹配方法通过以下公式实现：
Figure FDA0003773198600000021
其中，S0为所述实际声波速率，Si为所述真空度数据库中声波速率，Var[Si]与Var[S0]分别为Si与S0的方差，Cov(Si,S0)是Si与S0的协方差,Ri为Si与S0的相关性。
6.一种真空度检测系统，其特征在于，所述真空度检测系统包括：
实际声波速率模块，用于在沿真空磁浮管道长度方向上间隔设置声波发生器和声波接收器，且所述声波发生器和所述声波接收器位于所述真空磁浮管道内，并基于所述声波发生器和所述声波接收器，计算声波在所述真空磁浮管道中的实际声波速率；
真空度数据库模块，用于采集不同真空度下的声波对应的声波速率，并建立真空度数据库，所述真空度数据库为所述真空度和所述声波速率的映射数据库；
声波速率匹配模块，用于建立声波速率匹配方法，所述声波速率匹配方法是将声波速率输入至所述真空度数据库进行匹配，从而获取相对应的所述真空度；
实际真空度模块，用于基于所述实际声波速率、所述声波速率匹配方法和所述真空度数据库，获取所述真空磁浮管道的实际真空度。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行权利要求1～5任一项所述真空度检测方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有可由计算机设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行权利要求1～5任一项所述真空度检测方法的步骤。
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