CN117451584B - 一种结晶颗粒在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域，公开了一种结晶颗粒在线监测系统，包括：界面生成模块，其用于获取结晶点以及结晶点所在的结晶平面的信息；第一处理模块，其用于引入第一校正参数和第二校正参数进行校正；第二处理模块，生成第一校正参数和第二校正参数关联的能量函数；第三处理模块，其用于生成结晶点的能量函数；第三处理模块，其用于对结晶点的能量函数进行最小化求解，获得第三校正参数；第四处理模块，其基于第三处理模块获得的第三校正参数来计算校正后的结晶点的目标产物的体积分数；本发明考虑晶体空间分布信息来引入校正参数，降低结晶体之间的相互影响产生目标产物体积分数测量的偏差。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，更具体地说，它涉及一种结晶颗粒在线监测系统。
背景技术
硫酸钙晶须制备时需要通过调节工艺参数，添加转晶剂等手段来生成目标长径比和长度的硫酸钙晶须，固定的工艺参数无法保证产物质量的稳定，动态的调节需要对结晶体进行在线监测，由于高质量硫酸钙晶须控制了分布取向，常规的X射线衍射测量方法会由于结晶体之间的相互影响产生目标产物体积分数测量的偏差。
发明内容
本发明提供一种结晶颗粒在线监测系统，解决相关技术中常规的X射线衍射测量方法会由于结晶体之间的相互影响产生目标产物体积分数测量的偏差的技术问题。
本发明提供了一种结晶颗粒在线监测系统，包括：
界面生成模块，其用于获取结晶点以及结晶点所在的结晶平面的信息；
结晶点对应于结晶初始阶段的结晶核的空间位置，结晶平面对应于结晶点所在的空间平面，结晶核被布置在同一个空间平面；
X射线衍射测量模块，其用于对结晶平面进行X射线衍射测量；
第一处理模块，其用于对测量的衍射线强度引入第一校正参数和第二校正参数进行校正，校正后的衍射线强度的计算公式如下：
其中表示第三校正参数，/>表示X射线衍射测量的衍射线强度，，/>为第一校正参数，/>取整数，/>为结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为晶须长度，m为第二校正参数，m=0或1；
第二处理模块，基于的计算公式生成第一校正参数和第二校正参数关联的能量函数；
第三处理模块，其用于生成结晶点的能量函数；
第三处理模块，其用于对结晶点的能量函数进行最小化求解，获得第三校正参数；
第四处理模块，其基于第三处理模块获得的第三校正参数来计算校正后的结晶点的目标产物的体积分数。
进一步地，第四处理模块根据目标产物的体积分数来调整结晶的工艺参数。
进一步地，第r个结晶点的目标产物的体积分数的计算公式如下：
其中表示校正后的第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示校正前的第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示第三处理模块获得的第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>为第一中间表示参数，B为第二中间表示参数。
进一步地，第一校正参数和第二校正参数关联的能量函数表示为：
表示第三校正参数，/>为结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为晶须长度，/>为目标产物的衍射线强度。
进一步地，第r个结晶点的能量函数表示为：
其中，/>表示第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>表示对d方向求导，x和y分别表示结晶平面内的x轴和y轴，/>表示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，，/>和/>分别表示d方向的两个相邻的结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示入射光强度；
将第三校正参数的求解转换为结晶点的能量函数的最小化问题，表示为：
其中表示第r个结晶点最优的第三校正参数；
，/>表示第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>表示对d方向求导，x和y分别表示结晶平面内的x轴和y轴，/>表示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，，/>和/>分别表示d方向的两个相邻的结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示入射光强度。
进一步地，第三处理模块通过条件跳变求解第三校正参数。
进一步地，通过条件跳变求解第三校正参数的方法包括：
随机选择H个结晶点进行条件跳变，条件跳变的迭代公式如下：
其中和/>表示第t和t+1次迭代时的第三校正参数，/>表示第t+1次迭代时的示性参数，取值为0或1，/>表示第t+1次迭代时的步长，/>表示上取整，/>表示第r个结晶点在第t次迭代时的第二校正参数，/>为第r个结晶点的晶须长度；
建立马尔科夫随机场模型，马尔科夫随机场模型的节点与结晶点一一对应，马尔科夫随机场模型的边的势函数定义为：
其中表示结晶点r和q对应的马尔科夫随机场模型的节点之间的势函数，/>，/>示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t次迭代时的第三校正参数，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t+1次迭代时的示性参数，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t+1次迭代时的步长，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度。
进一步地，表示第t次迭代时的第r个结晶点的第三校正参数，定义迭代初始时。
进一步地，条件跳变迭代终止的条件是：，其中/>和/>分别表示第g和l次迭代时的马尔科夫随机场模型最大联合概率分布。
进一步地，第三处理模块输出的第三校正参数是条件跳变迭代终止时的马尔科夫随机场模型联合概率分布最大化时的第三校正参数。
本发明的有益效果在于：
本发明考虑晶体空间分布信息来引入校正参数，结合条件跳变和马尔科夫随机场模型来对校正参数进行求解，降低结晶体之间的相互影响产生目标产物体积分数测量的偏差。
附图说明
图1是本发明的一种结晶颗粒在线监测系统的模块示意图。
图中：界面生成模块101，X射线衍射测量模块102，第一处理模块103，第二处理模块104，第三处理模块105，第四处理模块106。
具体实施方式
现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
如图1所示，一种结晶颗粒在线监测系统，包括：
界面生成模块101，其用于获取结晶点以及结晶点所在的结晶平面的信息；
结晶点对应于结晶初始阶段的结晶核的空间位置，结晶平面对应于结晶点所在的空间平面，结晶核被布置在同一个空间平面；
X射线衍射测量模块102，其用于对结晶平面进行X射线衍射测量；
X射线衍射测量的结果表示为：
通过变换可以获得以下公式：
其中，为目标产物的衍射线强度，R为测角仪半径，/>为入射光强度，e为电子电量，/>为电子质量，c为光速，/>为X射线波长，/>为晶胞体积，/>为目标产物被X光照射的体积，/>为结构因子，/>为多重性因子，/>为角因子，/>为温度因子，/>为吸收因子，/>为第一中间表示参数，B为第二中间表示参数。
对于目标产物来说和/>为常数项。
由于X射线衍射法测量的为相对值，因此可以变换/>，其中目标产物的体积分数为/>。
第一处理模块103，其用于对测量的衍射线强度引入第一校正参数和第二校正参数进行校正，校正后的衍射线强度的计算公式如下：
其中表示第三校正参数，/>表示X射线衍射测量的衍射线强度，，/>为第一校正参数，/>取整数，/>为结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为晶须长度，m为第二校正参数，m=0或1；/>一般值域为/>，对应的/>取值域/>内的离散值。
晶须长度可以通过一般的长度测量方法进行测量。
第二处理模块104，基于的计算公式生成第一校正参数和第二校正参数关联的能量函数，表示为：
表示第三校正参数，/>为结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为晶须长度，/>为目标产物的衍射线强度；
将第一校正参数和第二校正参数的求解转换为第一校正参数和第二校正参数关联的能量函数的最小化问题，表示为：
和/>分别表示第一校正参数和第二校正参数的最优取值，/>表示第三校正参数，/>为结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为晶须长度，/>为目标产物的衍射线强度；
第三处理模块105，其用于生成结晶点的能量函数，第r个结晶点的能量函数表示为：
其中，/>表示第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>表示对d方向求导，x和y分别表示结晶平面内的x轴和y轴，/>表示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，，/>和/>分别表示d方向的两个相邻的结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示入射光强度；
将第三校正参数的求解转换为结晶点的能量函数的最小化问题，表示为：
其中表示第r个结晶点最优的第三校正参数；
，/>表示第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>表示对d方向求导，x和y分别表示结晶平面内的x轴和y轴，/>表示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，，/>和/>分别表示d方向的两个相邻的结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示入射光强度；
第三处理模块105，其用于对结晶点的能量函数进行最小化求解，获得第三校正参数；
第三处理模块105通过条件跳变求解第三校正参数，包括：
表示第t次迭代时的第r个结晶点的第三校正参数，定义迭代初始时/>；
随机选择H个结晶点进行条件跳变，条件跳变的迭代公式如下：
其中和/>表示第t和t+1次迭代时的第三校正参数，/>表示第t+1次迭代时的示性参数，取值为0或1，/>表示第t+1次迭代时的步长，/>表示上取整，/>表示第r个结晶点在第t次迭代时的第二校正参数，/>为第r个结晶点的晶须长度；
建立马尔科夫随机场模型，马尔科夫随机场模型的节点与结晶点一一对应，马尔科夫随机场模型的边的势函数定义为：
其中表示结晶点r和q对应的马尔科夫随机场模型的节点之间的势函数，/>，/>示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t次迭代时的第三校正参数，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t+1次迭代时的示性参数，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t+1次迭代时的步长，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度；
条件跳变迭代终止的条件是：，其中/>和/>分别表示第g和l次迭代时的马尔科夫随机场模型最大联合概率分布。
马尔科夫随机场模型的训练在此不再赘述。
第三处理模块105输出的第三校正参数是条件跳变迭代终止时的马尔科夫随机场模型联合概率分布最大化时的第三校正参数。
第四处理模块106，其基于第三处理模块105获得的第三校正参数来计算校正后的结晶点的目标产物的体积分数。
第r个结晶点的目标产物的体积分数的计算公式如下：
其中表示校正后的第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示校正前的第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示第三处理模块105获得的第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>为第一中间表示参数，B为第二中间表示参数；
在本发明的一个实施例中，第四处理模块106还用于根据目标产物的体积分数来调整结晶的工艺参数；
调整工艺参数的基础可以是所有结晶点的目标产物的体积分数的均值或者是一组包含了所有结晶点的目标产物的体积分数的值的序列。
根据体积分数来调整结晶的工艺参数是本领域技术人员所公知的，本发明在此提供一种示例性的方法，包括：
目标产物的体积分数是按照固定的周期进行采集的，设当前时间为t，将当前时间之前的N次采集的目标产物的体积分数按照时间排序生成时间序列，时间序列的每个序列单元包括一组值，分别表示一个结晶点的目标产物的体积分数；
将时间序列输入循环神经网络，循环神经网络的每个时间步输入一个时间序列的序列单元，循环神经网络输出表示工艺参数的变量的值；
循环神经网络对应于每个需要调整的工艺参数输出一个表示工艺参数的变量的值，例如设置了三个需要调整的工艺参数，则输出三个表示工艺参数的变量的值，具体的可以通过调整循环神经网络的全连接层来实现。
需要说明的是，变量表示需调工艺参数需要调整的量，如果变量为0则表示参数不需要调整，如果变量为正值则表示需要增加，如果变量为负值则表示需要减少。
上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。
Claims (2)
1.一种结晶颗粒在线监测系统，其特征在于，包括：
界面生成模块，其用于获取结晶点以及结晶点所在的结晶平面的信息；
结晶点对应于结晶初始阶段的结晶核的空间位置，结晶平面对应于结晶点所在的空间平面，结晶核被布置在同一个空间平面；
X射线衍射测量模块，其用于对结晶平面进行X射线衍射测量；
第一处理模块，其用于对测量的衍射线强度引入第一校正参数和第二校正参数进行校正，校正后的衍射线强度的计算公式如下：
；
其中表示第三校正参数，/>表示X射线衍射测量的目标产物的衍射线强度，，/>为第一校正参数，/>取整数，/>为结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为晶须长度，m为第二校正参数，m=0或1；
第二处理模块，基于的计算公式生成第一校正参数和第二校正参数关联的能量函数；
第一校正参数和第二校正参数关联的能量函数表示为：
；
其中表示第三校正参数，/>为结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为晶须长度，/>为目标产物的衍射线强度；
第三处理模块，其用于生成结晶点的能量函数；第r个结晶点的能量函数表示为：
；
其中，/>表示第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>表示对d方向求导，x和y分别表示结晶平面内的x轴和y轴，/>表示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>，/>和/>分别表示d方向的两个相邻的结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示入射光强度；
第三处理模块，其用于对结晶点的能量函数进行最小化求解，获得第三校正参数；
第四处理模块，其基于第三处理模块获得的第三校正参数来计算校正后的结晶点的目标产物的体积分数；
将第三校正参数的求解转换为结晶点的能量函数的最小化问题，表示为：
；
其中表示第r个结晶点最优的第三校正参数；
，/>表示第r个结晶点的第三校正参数，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>表示对d方向求导，x和y分别表示结晶平面内的x轴和y轴，/>表示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，，/>和/>分别表示d方向的两个相邻的结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示入射光强度；
第三处理模块通过条件跳变求解第三校正参数；
通过条件跳变求解第三校正参数的方法包括：
随机选择H个结晶点进行条件跳变，条件跳变的迭代公式如下：
；
；
其中和/>表示第t和t+1次迭代时的第三校正参数，/>表示第t+1次迭代时的示性参数，取值为0或1，/>表示第t+1次迭代时的步长，/>表示上取整，/>表示第r个结晶点在第t次迭代时的第二校正参数，/>为第r个结晶点的晶须长度；
建立马尔科夫随机场模型，马尔科夫随机场模型的节点与结晶点一一对应，马尔科夫随机场模型的边的势函数定义为：
；
其中表示结晶点r和q对应的马尔科夫随机场模型的节点之间的势函数，/>，/>示第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t次迭代时的第三校正参数，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t+1次迭代时的示性参数，/>和/>分别表示结晶点r和q的第t+1次迭代时的步长，/>为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度；
表示第t次迭代时的第r个结晶点的第三校正参数，定义迭代初始时/>；
条件跳变迭代终止的条件是：，其中/>和/>分别表示第g和l次迭代时的马尔科夫随机场模型最大联合概率分布；
第三处理模块输出的第三校正参数是条件跳变迭代终止时的马尔科夫随机场模型联合概率分布最大化时的第三校正参数；
第r个结晶点的目标产物的体积分数的计算公式如下：
；
；
其中表示校正后的第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示校正前的第r个结晶点的目标产物的衍射线强度，/>表示第三处理模块获得的第r个结晶点的第三校正参数，为第r个结晶点最邻近结晶点的总距离，/>为第r个结晶点的晶须长度，/>为第一中间表示参数，B为第二中间表示参数。
2.根据权利要求1所述的一种结晶颗粒在线监测系统，其特征在于，第四处理模块根据目标产物的体积分数来调整结晶的工艺参数。
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| Title |
|---|
| Effect of comonomer sizes on the strain-induced crystal nucleation of random copolymers;Yijing Nie;《European Polymer Journal》;20161231;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117451584A (zh) | 2024-01-26 |
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