本發(fā)明涉及溫度測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溫度場的溫度測量方法及裝置，具體涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、測量精度高且對待測溫物體的影響小的溫度場的溫度測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是重要的熱工參數(shù)之一，是各種物質(zhì)的物理化學(xué)變化的重要條件，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活中均有大量的溫度測量需要。目前，溫度測量的方法已達(dá)數(shù)十種之多，如膨脹測溫法、壓力溫度測溫法、電學(xué)測溫法、磁學(xué)測溫法、聲學(xué)測溫法和頻率測溫法。電學(xué)測溫法中的熱電偶溫度計(jì)和熱電阻溫度計(jì)是當(dāng)前工業(yè)上使用極為廣泛的測溫儀器。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種測溫元件。一般情況下，測量500℃以上的較高溫度時(shí)采用熱電偶。

當(dāng)前工業(yè)上常用的測溫技術(shù)，不論是用于測量高溫的熱電偶，還是用于測量中低溫的熱電阻，測量的數(shù)值反應(yīng)的是探頭所在位置的單一點(diǎn)的溫度，無法利用一套測溫裝置同時(shí)對多處溫度、有限長度或者平面溫度分布進(jìn)行測量。若采用多個(gè)溫度傳感器測量則存在接線較多且復(fù)雜的問題，在工業(yè)應(yīng)用上，很多設(shè)備由于空間限制無法安裝過多的溫度傳感器。除此之外，在測量有限長度或者平面溫度分布時(shí)，由于每個(gè)傳感器都有鎧甲，多個(gè)溫度傳感器同時(shí)安裝在設(shè)備內(nèi)部，不但會占用大量的空間，同時(shí)對設(shè)備的熱特性造成較大的影響，進(jìn)而降低了測量精度。具體地，圖1為帶端子箱的鎧裝熱電阻，其包括套管2及端子箱4；圖2為圖1中A部件的放大圖，用于測量待測點(diǎn)處的溫度值，具體在套管2內(nèi)設(shè)有填充有氧化鎂1的陶瓷封裝型元件3；圖3為帶引線的鎧裝熱電阻，其包括套管2及引線5；圖4為熱電偶，其包括不銹鋼套管8，不銹鋼套管8的一端設(shè)有接線盒11，接線盒11的下端設(shè)有引線口10，不銹鋼套管8的另一端設(shè)有瓷絕緣套管7及焊點(diǎn)6；熱電偶通過安裝固定件9固定于待測物體上。綜上，現(xiàn)有的熱電偶和熱電阻的測溫部件，均在保護(hù)套管的頭部且很小，保護(hù)套管和引線占用體積較大，無法使用一個(gè)測溫元件實(shí)現(xiàn)線溫度場和面溫度場的測量。如果采用多個(gè)熱電偶(熱電阻)測量時(shí)，存在占用被測空間較大，接線較為復(fù)雜的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是：提供一種結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、測量精度高且對待測溫物體的影響小的溫度場的溫度測量方法及裝置，以解決現(xiàn)有的測溫裝置體積大、占用被測空間大且只能測量探頭所在位置的單一點(diǎn)的溫度的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種溫度場的溫度測量方法，利用測溫模塊的電阻測量信息，結(jié)合熱流平衡理論以及禁忌搜索算法計(jì)算測溫模塊上的溫度分布，具體步驟如下：

步驟1、將所述測溫模塊劃分為m個(gè)網(wǎng)格單元，其中，m為不小于3的正整數(shù)；

步驟2、采集流經(jīng)所述測溫模塊上的電流、所述測溫模塊兩端的電壓及每個(gè)所述網(wǎng)格單元的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得所述測溫模塊的等效電阻R_e及每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值；

步驟3、結(jié)合所述測溫模塊的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，基于第一類邊界條件，建立所述測溫模塊的熱平衡方程，具體為：

$\mathrm{\ρ}c\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}=\frac{\∂}{\∂x}\left(\mathrm{\λ}\frac{\∂t}{\∂x}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left(\mathrm{\λ}\frac{\∂t}{\∂y}\right)$

式中，ρ為所述測溫模塊的密度值；c為所述測溫模塊的比熱容值；λ為導(dǎo)熱系數(shù)值；x、y為網(wǎng)格單元的坐標(biāo)值，t為溫度值；

步驟4、對所述測溫模塊的熱平衡方程進(jìn)行離散化，采用禁忌搜索算法進(jìn)行計(jì)算得到并計(jì)算獲取所述測溫模塊的總電阻值比較所述等效電阻R_e與總電阻值的差值，并當(dāng)值時(shí)，停止計(jì)算，進(jìn)而得到所述測溫模塊上的溫度分布；其中，i指的是沿x軸方向上的第i個(gè)網(wǎng)格單元；j指的是沿y軸方向上的第j個(gè)網(wǎng)格單元；i×j＝m，且i、j均為正整數(shù)；n指的是計(jì)算步驟，n≥1。

其中，所述步驟2還包括同時(shí)采集所述測溫模塊兩端的溫度值，將所述測溫模塊兩端的溫度值作為所述測溫模塊兩端的網(wǎng)格單元的溫度初始值，并結(jié)合所述測溫模塊的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、剩余每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，采用禁忌搜索算法對剩余每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度進(jìn)行計(jì)算，直至滿足的條件，以得到所述測溫模塊上的溫度分布。

其中，所述步驟2還包括同時(shí)采集所述測溫模塊任意一端的溫度值，將所述測溫模塊任意一端的溫度值作為所述測溫模塊任意一端的網(wǎng)格單元的溫度初始值，并結(jié)合所述測溫模塊的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、剩余每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，采用禁忌搜索算法對剩余每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度進(jìn)行計(jì)算，直至滿足的條件，以得到所述測溫模塊上的溫度分布。

其中，在步驟4中，的計(jì)算公式為：

$t_{i,j}^n=\frac{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}\·t_{i-1,j}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}\·t_{i+1,j}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j-1}^{n-1}\·t_{i,j-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j+1}^{n-1}\·t_{i,j+1}^{n-1}}{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j+1}^{n-1}}$

式中，λ為導(dǎo)熱系數(shù)值；t為溫度值；i指的是沿x軸方向上的第i個(gè)網(wǎng)格單元；j指的是沿y軸方向上的第j個(gè)網(wǎng)格單元；i×j＝m；n指的是計(jì)算步驟，n≥1；其中，i、j與n均為正整數(shù)。

其中，所述測溫模塊為線型或平面型結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供了一種溫度場的溫度測量裝置，其包括：

測溫模塊，設(shè)于待測物體上；

電流源模塊，設(shè)于所述測溫模塊的兩端，為所述測溫模塊提供電流；

電壓測量模塊，設(shè)于所述測溫模塊的兩端，用于測量所述測溫模塊兩端的壓降值；

溫度場轉(zhuǎn)換模塊，分別與所述測溫模塊、電流源模塊及電壓測量模塊連接。

其中，所述溫度場轉(zhuǎn)換模塊包括：

第一模塊，用于“將所述測溫模塊劃分為m個(gè)網(wǎng)格單元其中，m為不小于3的正整數(shù)”；

第二模塊，用于“采集流經(jīng)所述測溫模塊上的電流、所述測溫模塊兩端的電壓及每個(gè)所述網(wǎng)格單元的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得所述測溫模塊的等效電阻R_e及每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值”；

第三模塊，用于“結(jié)合所述測溫模塊的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、每個(gè)所述網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，基于第一類邊界條件，建立所述測溫模塊的熱平衡方程”；

第四模塊，用于“對所述測溫模塊的熱平衡方程進(jìn)行離散化，采用禁忌搜索算法進(jìn)行計(jì)算得到并計(jì)算獲取所述測溫模塊的總電阻值比較所述等效電阻R_e與總電阻值的差值，并當(dāng)值時(shí)，停止計(jì)算，進(jìn)而得到所述測溫模塊上的溫度分布；其中，i指的是沿x軸方向上的第i個(gè)網(wǎng)格單元；j指的是沿y軸方向上的第j個(gè)網(wǎng)格單元；i×j＝m，且i、j均為正整數(shù)；n指的是計(jì)算步驟，n≥1”。

其中，該溫度場的溫度測量裝置還包括一個(gè)設(shè)于所述測溫模塊任意一端的輔助測溫元件，且所述輔助測溫元件與所述溫度場轉(zhuǎn)換模塊連接。

其中，該溫度場的溫度測量裝置還包括兩個(gè)分別設(shè)于所述測溫模塊兩端的輔助測溫元件，且所述兩個(gè)輔助測溫元件分別與所述溫度場轉(zhuǎn)換模塊連接。

其中，該溫度場的溫度測量裝置還包括與所述溫度場轉(zhuǎn)換模塊連接的環(huán)境溫度測量模塊。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供了一種溫度場的溫度測量方法，利用測溫模塊的電阻測量信息，結(jié)合熱流平衡理論以及禁忌搜索算法計(jì)算測溫模塊上的溫度分布，具體包括：步驟1、將測溫模塊劃分為m個(gè)網(wǎng)格單元；步驟2、采集流經(jīng)測溫模塊上的電流、測溫模塊兩端的電壓及每個(gè)網(wǎng)格單元的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得測溫模塊的等效電阻R_e及每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值；步驟3、結(jié)合測溫模塊的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，基于第一類邊界條件，建立測溫模塊的熱平衡方程；步驟4、對測溫模塊的熱平衡方程進(jìn)行離散化，采用禁忌搜索算法進(jìn)行計(jì)算得到并計(jì)算獲取測溫模塊的總電阻值比較等效電阻R_e與總電阻值的差值，并當(dāng)值時(shí)，停止計(jì)算，進(jìn)而得到測溫模塊上的溫度分布。本發(fā)明通過上述測量方法，能一次性地得到待測物體上的溫度分布，測量精度高且既可以獲取線性溫度場，也可獲取平面溫度場的溫度分布；同時(shí)，本申請?zhí)峁┑臏y量裝置占用待測物體的空間小，對待測溫度場的影響較小，對待測溫度物體的損傷較小。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中帶端子箱的鎧裝熱電阻的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1中A部件的結(jié)構(gòu)放大圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中帶引線的鎧裝熱電阻的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中熱電偶的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明一種溫度場的溫度測量方法及其裝置實(shí)施例的溫度測量方法的主要操作步驟流程圖；

圖6是本發(fā)明一種溫度場的溫度測量方法及其裝置實(shí)施例的溫度測量裝置的主要結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本發(fā)明一種溫度場的溫度測量方法及其裝置實(shí)施例的測溫模塊劃分為五段結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：氧化鎂；2：套管；3：陶瓷封裝型元件；4：端子箱；5：引線；6：焊點(diǎn)；7：瓷絕緣套管；8：不銹鋼套管；9：安裝固定件；10：引線口；11：接線盒；A：測溫模塊；B：輔助測溫元件；C：電流源模塊；D：電壓測量模塊；E：溫度場轉(zhuǎn)換模塊；F：環(huán)境溫度測量模塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

特別的，本發(fā)明主要采用電阻的溫度效應(yīng)和熱平衡狀態(tài)下熱流平衡相結(jié)合的方式，通過數(shù)值計(jì)算得到待測溫度場的溫度分布；其中，測溫范圍為-100℃～1800℃。在本實(shí)施例中，采用禁忌搜索算法來計(jì)算測溫模塊上的溫度分布，還可以采用其它的全局逐步尋優(yōu)算法，如遺傳算法或模擬退火算法等。

如圖5至圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種溫度場的溫度測量方法，利用測溫模塊的電阻測量信息，結(jié)合熱流平衡理論以及禁忌搜索算法計(jì)算測溫模塊上的溫度分布，具體步驟如下：

步驟1、將測溫模塊A劃分為m個(gè)網(wǎng)格單元，其中，m為不小于3的正整數(shù)；其中，每個(gè)網(wǎng)格單元內(nèi)的溫度是均勻一致的；

步驟2、采集流經(jīng)測溫模塊A上的電流、測溫模塊A兩端的電壓及每個(gè)網(wǎng)格單元的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得測溫模塊A的等效電阻R_e及每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值；其中，等效電阻R_e＝測溫模塊A兩端的電壓/流經(jīng)測溫模塊A上的電流；每個(gè)網(wǎng)格單元的初始電阻值＝等效電阻R_e/m，根據(jù)初始電阻值獲取溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值；

步驟3、結(jié)合測溫模塊A的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，測溫模塊A處于熱平衡狀態(tài)，基于第一類邊界條件，假設(shè)網(wǎng)格單元的外表面溫度為當(dāng)前位置的環(huán)境溫度，由于網(wǎng)格單元熱物性及形狀可以認(rèn)為是薄材，則網(wǎng)格單元的溫度為其所在的環(huán)境溫度，建立測溫模塊A的熱平衡方程，具體為：

$\mathrm{\ρ}c\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}=\frac{\∂}{\∂x}\left(\mathrm{\λ}\frac{\∂t}{\∂x}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left(\mathrm{\λ}\frac{\∂t}{\∂y}\right)$

式中，ρ為測溫模塊A的密度值；c為測溫模塊A的比熱容值；λ為導(dǎo)熱系數(shù)值；x、y為網(wǎng)格單元的坐標(biāo)值，t為溫度值；其中，當(dāng)測溫模塊A用于線性溫度場時(shí)，x≠0、y＝0；當(dāng)測溫模塊A用于平面溫度場時(shí)，x≠0、y≠0；

步驟4、對測溫模塊A的熱平衡方程進(jìn)行離散化，采用禁忌搜索算法進(jìn)行計(jì)算得到并計(jì)算獲取測溫模塊A的總電阻值比較等效電阻R_e與總電阻值的差值，并當(dāng)值時(shí)，停止計(jì)算，進(jìn)而得到測溫模塊A上的溫度分布；其中，i指的是沿x軸方向上的第i個(gè)網(wǎng)格單元；j指的是沿y軸方向上的第j個(gè)網(wǎng)格單元；i×j＝m，且i、j均為正整數(shù)；n指的是計(jì)算步驟，n≥1。特別的，在本實(shí)施例中，A值為0.001，具體地，根據(jù)所需的計(jì)算精度來相應(yīng)確定A值；所需精度越高，則同等條件下所花費(fèi)的計(jì)算時(shí)間越久，最終計(jì)算得到的溫度分布值更接近于真實(shí)值。

步驟2還包括同時(shí)采集測溫模塊A兩端的溫度值，將測溫模塊A兩端的溫度值作為測溫模塊A兩端的網(wǎng)格單元的溫度初始值，并結(jié)合測溫模塊A的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、剩余每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，采用禁忌搜索算法對剩余每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度進(jìn)行計(jì)算，直至滿足的條件，以得到測溫模塊A上的溫度分布。

步驟2還包括同時(shí)采集測溫模塊A任意一端的溫度值，將測溫模塊A任意一端的溫度值作為測溫模塊A任意一端的網(wǎng)格單元的溫度初始值，并結(jié)合測溫模塊A的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、剩余每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，采用禁忌搜索算法對剩余每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度進(jìn)行計(jì)算，直至滿足的條件，以得到測溫模塊A上的溫度分布。

在步驟4中，當(dāng)測溫模塊A用于平面溫度場時(shí)，的計(jì)算公式為：

$t_{i,j}^n=\frac{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}\·t_{i-1,j}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}\·t_{i+1,j}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j-1}^{n-1}\·t_{i,j-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j+1}^{n-1}\·t_{i,j+1}^{n-1}}{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{j+1}^{n-1}}$

式中，λ為導(dǎo)熱系數(shù)值；t為溫度值；i指的是沿x軸方向上的第i個(gè)網(wǎng)格單元；j指的是沿y軸方向上的第j個(gè)網(wǎng)格單元；i×j＝m；n指的是計(jì)算步驟，n≥1；其中，i、j與n均為正整數(shù)。

在步驟4中，當(dāng)測溫模塊A用于線性溫度場時(shí)，j不取值，則的計(jì)算公式為：

$t_i^n=\frac{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}{t}_{i-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}{t}_{i+1}^{n-1}}{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}}$

式中，λ為導(dǎo)熱系數(shù)值；t為溫度值；i指的是第i個(gè)網(wǎng)格單元，1≤i≤m；n指的是計(jì)算步驟，n≥1；其中，i與n均為正整數(shù)。

通過上式計(jì)算公式得到新一輪的測溫模塊A的溫度分布，然后采用禁忌搜索算法進(jìn)生成多組測溫模塊A的溫度分布解，即按照禁忌搜索表對每個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行△t(隨著運(yùn)算的進(jìn)行可以調(diào)小△t)的加減，生成多組測溫模塊A的溫度分布解，進(jìn)而再計(jì)算得到每組測溫模塊A總電阻值

具體地，測溫模塊A為線型或平面型結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，當(dāng)測溫模塊A用于線性溫度場時(shí)，采用直徑為0.1-3mm的鉑銠合金導(dǎo)線；當(dāng)測溫模塊A用于平面溫度場時(shí)，采用厚度在0.3-4mm的帶形導(dǎo)體。

優(yōu)選地，測溫模塊A采用導(dǎo)線材質(zhì)包括不限于：鉑銠合金、純鉑、鎳鉻合金、鎳硅合金、純銅、銅鎳合金、鎳鉻硅、銅鎳和鐵鉻鋁合金等，根據(jù)待測溫度選擇材質(zhì)。其形狀可以根據(jù)待測溫度場布置成直線型、L型、U型、S型，測溫模塊A可以直接使用或者放入不銹鋼、剛玉護(hù)套內(nèi)，或者平放到半環(huán)形護(hù)套上；平面型測溫模塊A可以按照需要進(jìn)行折疊。當(dāng)測量導(dǎo)體(且電導(dǎo)率隨溫度而改變)溫度分布時(shí)，可以直接將待測物體作為測溫模塊A使用。

本發(fā)明還提供了一種溫度場的溫度測量裝置，其包括：

測溫模塊A，設(shè)于待測物體上；

電流源模塊C，設(shè)于測溫模塊A的兩端，為測溫模塊A提供電流；在本實(shí)施例中，根據(jù)所選用的測溫模塊A的阻值特性，電流源模塊C的所需電流為2-500mA。

電壓測量模塊D，設(shè)于測溫模塊A的兩端，用于測量測溫模塊A兩端的壓降值；在本實(shí)施例中，電壓測量模塊D的電壓測量范圍為0-12V。

溫度場轉(zhuǎn)換模塊E，分別與測溫模塊A、電流源模塊C及電壓測量模塊D連接。具體地，根據(jù)測溫模塊A的結(jié)構(gòu)參數(shù)、輔助測溫元件B的位置和溫度數(shù)據(jù)、電流源模塊C提供的電流數(shù)據(jù)、電壓測量模塊D提供的電壓數(shù)據(jù)，得到測溫模塊A的等效電阻值，采用禁忌搜索算法進(jìn)行計(jì)算并獲取測溫模塊A的總電阻值，比較等效電阻與總電阻值的差值，并當(dāng)兩者差值小于A值時(shí)，停止計(jì)算，進(jìn)而得到測溫模塊A上的溫度分布。特別的，溫度場轉(zhuǎn)換模塊E也可以采用嵌入式系統(tǒng)。其中，溫度場轉(zhuǎn)換模塊E為電腦或微處理器或單片機(jī)。

具體地，在本實(shí)施例中，溫度場轉(zhuǎn)換模塊E包括：

第一模塊，用于“將測溫模塊A劃分為m個(gè)網(wǎng)格單元其中，m為不小于3的正整數(shù)”；

第二模塊，用于“采集流經(jīng)測溫模塊A上的電流、測溫模塊A兩端的電壓及每個(gè)網(wǎng)格單元的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得測溫模塊A的等效電阻R_e及每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值”；

第三模塊，用于“結(jié)合測溫模塊A的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，基于第一類邊界條件，建立測溫模塊A的熱平衡方程”；

第四模塊，用于“對所述測溫模塊的熱平衡方程進(jìn)行離散化，采用禁忌搜索算法進(jìn)行計(jì)算得到并計(jì)算獲取所述測溫模塊的總電阻值比較所述等效電阻R_e與總電阻值的差值，并當(dāng)值時(shí)，停止計(jì)算，進(jìn)而得到所述測溫模塊上的溫度分布；其中，i指的是沿x軸方向上的第i個(gè)網(wǎng)格單元；j指的是沿y軸方向上的第j個(gè)網(wǎng)格單元；i×j＝m，且i、j均為正整數(shù)；n指的是計(jì)算步驟，n≥1”。

優(yōu)選地，該溫度場的溫度測量裝置還包括一個(gè)設(shè)于測溫模塊A任意一端的輔助測溫元件B，且輔助測溫元件B與溫度場轉(zhuǎn)換模塊E連接；或該溫度場的溫度測量裝置還包括兩個(gè)分別設(shè)于測溫模塊A兩端的輔助測溫元件B，且兩個(gè)輔助測溫元件B分別與溫度場轉(zhuǎn)換模塊E連接；其中，輔助測溫元件B可以為熱電偶或熱電阻或紅外測溫儀等測溫儀器。具體地，根據(jù)實(shí)際實(shí)施條件，輔助測溫元件B可不安裝或只安裝于測溫模塊A的一端或安裝于測溫模塊A的兩端，區(qū)別在于，溫度場轉(zhuǎn)換模塊E的轉(zhuǎn)換速度，即當(dāng)兩端有精確的溫度初始值，利于后續(xù)網(wǎng)格單元的溫度計(jì)算值的收斂速度，提高了計(jì)算效率。

進(jìn)一步地，該溫度場的溫度測量裝置還包括與溫度場轉(zhuǎn)換模塊E連接的環(huán)境溫度測量模塊F，環(huán)境溫度測量模塊F用于測量測溫模塊A附近的環(huán)境溫度，在本實(shí)施例中，可將測溫模塊A附近的環(huán)境溫度值作為溫度初始值，以加快溫度場轉(zhuǎn)換模塊E的轉(zhuǎn)換速度，有利于提高計(jì)算效率及計(jì)算精度。

值得說明的是，電流源模塊C和電壓測量模塊D可以由電壓源模塊、電流測量模塊或者電橋等電阻測量模塊取代，用于獲取測量模塊的等效電阻。

特別的，本申請以具有蜂窩體的蓄熱式燃燒器為例加以說明，在測量蜂窩體氣流流動方向的溫度分布時(shí)，若采用傳統(tǒng)的熱電偶較為復(fù)雜，且對蜂窩體有破壞，而采用蜂窩體作為蓄熱室時(shí)，其空間較小，無法布置較多的熱電偶。其中，20萬大卡燒嘴蓄熱室的體積為60cm*50cm*66cm，需要測量蜂窩體在66cm長度內(nèi)的精確溫度分布。溫度范圍為30℃-1000℃。

具體測溫方法為：采用長度68cm直徑為0.2mm鉑銠合金絲(PtRh30)作為測溫模塊A，將鉑銠合金絲沿氣流方向穿入蜂窩體的孔內(nèi)(其一般為直徑6mm的六邊形)；在蓄熱室的兩頭貼著蜂窩體分別安裝熱電偶測量，位置設(shè)在兩頭的平面上即可。在鉑銠合金絲兩頭沿著蜂窩體安裝電壓測量導(dǎo)線，按照圖7將安裝測量裝置。在溫度場轉(zhuǎn)換裝置——電腦上設(shè)置將66cm的鉑銠合金絲等分為100段，經(jīng)過計(jì)算即可得到該66cm鉑銠合金絲上的100個(gè)溫度值，進(jìn)而得到蓄熱室的溫度分布。

若以線性溫度場為例，且將測溫模塊A劃分為五段，除首尾兩段長度為l/2，其余各段長度均為l，具體如圖7所示。其中，在測溫模塊A的兩端均設(shè)有輔助測溫元件B。

初始化：

T1、T5為已知確定的溫度點(diǎn)，T2、T3、T4為未知溫度點(diǎn)，初始化方法為，由T1、T5根據(jù)溫度查出相應(yīng)的電阻值R1、R5。

由測量值可知：

R1+R5+R2+R3+R4＝U測/I定＝R(U測為測溫元件兩端的壓降，I定給定的流經(jīng)測溫元件的電流值)。初始化，使R2＝R3＝R4，由此得到R02、R03、R04的初始值。

此時(shí)，測溫模塊A處于熱平衡狀態(tài)，使用第一類邊界條件，假設(shè)控制單元的外表面溫度為當(dāng)前位置的環(huán)境溫度，由于控制單元熱物性及形狀可以認(rèn)為是薄材，則控制單元的溫度為其所在的環(huán)境溫度，建立測溫模塊A的熱平衡方程，具體為：

$\mathrm{\ρ}c\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}=\frac{\∂}{\∂x}\left(\mathrm{\λ}\frac{\∂t}{\∂x}\right)$

由以上假設(shè)條件，并離散化可得：

$t_i^n=\frac{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}{t}_{i-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}{t}_{i+1}^{n-1}}{{\mathrm{\λ}}_{i-1}^{n-1}+{\mathrm{\λ}}_{i+1}^{n-1}}$

通過上式計(jì)算得到新一輪的測溫模塊A上的溫度分布，然后采用禁忌搜索算法進(jìn)生成多組測溫模塊A的溫度分布解，即按照禁忌搜索表對每個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行△t(隨著運(yùn)算的進(jìn)行可以調(diào)小△t)的加減，生成多組測溫模塊A的溫度分布解；然后計(jì)算得到每組測溫模塊A總電阻值，并比較測量值R與總電阻值的差值，選取差值最小值一組數(shù)據(jù)作為解進(jìn)入下一次迭代，其中，收斂條件為測量值R與總電阻值的差值小于A(其中A＝0.001，且A值可以根據(jù)計(jì)算誤差允許范圍取值)。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種溫度場的溫度測量方法，利用測溫模塊的電阻測量信息，結(jié)合熱流平衡理論及禁忌搜索算法計(jì)算測溫模塊上的溫度分布，具體包括：步驟1、將測溫模塊劃分為m個(gè)網(wǎng)格單元；步驟2、采集流經(jīng)測溫模塊上的電流、測溫模塊兩端的電壓及每個(gè)網(wǎng)格單元的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得測溫模塊的等效電阻R_e及每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值；步驟3、結(jié)合測溫模塊的密度值、比熱容值、位置數(shù)據(jù)、每個(gè)網(wǎng)格單元的溫度初始值及導(dǎo)熱系數(shù)初始值，基于第一類邊界條件，建立測溫模塊的熱平衡方程；步驟4、對測溫模塊的熱平衡方程進(jìn)行離散化，采用禁忌搜索算法進(jìn)行計(jì)算得到并計(jì)算獲取測溫模塊的總電阻值比較等效電阻R_e與總電阻值的差值，并當(dāng)值時(shí)，停止計(jì)算，進(jìn)而得到測溫模塊上的溫度分布。本發(fā)明通過上述測量方法，能一次性地得到待測物體上的溫度分布，測量精度高且既可以獲取線性溫度場，也可獲取平面溫度場的溫度分布；同時(shí)，本申請?zhí)峁┑臏y量裝置占用待測物體的空間小，對待測溫度場的影響較小，對待測溫度物體的損傷較小。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。