专利汇可以提供一种基于温度测量的用于反演太阳辐照的凸台装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种特殊的凸台模型,通过 风 速气象仪和 温度 采集单元采集相应的温度数据和气象环境数据,从凸台不同表面的温度平衡方程出发构建关于太阳辐照参数的超定方程组,通过求解该超定方程组在l1范数意义下的最优解得到太阳辐照强度的反演结果,用于 支撑 海洋环境下舰船红外 辐射 强度的计算。,下面是一种基于温度测量的用于反演太阳辐照的凸台装置专利的具体信息内容。
1.一种基于温度测量的用于反演太阳辐照的凸台装置,包括:
—凸台模型,所述凸台模型为堆叠的立方体,凸台模型具有上凸台和下凸台,上凸台的水平尺寸小于下凸台的水平尺寸;所述凸台装置不同表面设有热电偶作为测点,所述测点位于所处表面的几何中心处,用于模拟舰船表面的局部特征;
—红外热像仪,配合所述热电偶,用于检测凸台模型在外界对流环境和辐射环境变化下的瞬态温度场;
—风速仪气象仪和辐射气象仪,用于记录试验过程中的气象环境;
其特征在于,还包括:
—数据采集单元,数据采集单元与所述测点处的热电偶相连,用于记录凸台模型表面温度数据;
—计算机,与所述红外热像仪通过网线连接,对准凸台模型,用于通过红外软件记录凸台模型的红外辐射图像和温度场变化。
2.根据权利要求1所述的基于温度测量的用于反演太阳辐照的凸台装置,其特征在于,所述立方体的堆叠个数为2个。
3.根据权利要求1所述的基于温度测量的用于反演太阳辐照的凸台装置,其特征在于,所述测点设有13个,测点布置在所述凸台模型不同表面。
4.一种通过权利要求1所述的凸台装置反演太阳辐照的方法,其特征在于:
第一步,将凸台模型放置于具备光照条件的试验场地,布置好凸台模型各表面测点位置,并与数据采集单元相连;
第二步,架设好红外热像仪并对准凸台模型,通过网线连接热像仪和计算机,用于实时记录凸台模型的红外辐射热像;
第三步,布设风速气象仪和辐射气象仪,记录试验过程中的气象环境变化;
第四步,对于每一个所述凸台模型表面,忽略其相邻面元导热和内部导热,有温度平衡方程:
式中,等号左侧各项依次为面元i接受到的太阳直射辐射得热、太阳散射辐射得热、天空背景辐射得热、对流换热得热及面元对外辐射失热;
如果令未知数分别为x1,x2,x3,上述方程可以表示为:
a1x1+a2x2+a3x3+b=0;
第五步,对上述方程的求解理论上只需要3个独立方程,也即3个测点位置的温度信息即可计算得到求解太阳直射辐射、太阳散射辐射和天空半球辐射3个未知数;
第六步,由于可能存在的个别面元测温不准,直接选择三个面元进行辐射参数反算的风险较高,为此,可选择多个测点组成超定方程组Ax=y,其中x=(x1,x2,x3)T;
第七步,记残差为r(x)=y-Ax,目的是找到向量x,在l1范数的意义下,使得泛函f1(x)=||y-Ax||1的值最小;
第八步,将残差分为两部分r1(x)=y1-A1x=0和r2(x)=y2-A2x≠0,求解上述超定方程组的具体步骤如下:
步骤1:选取x的任一初始值,计算残差向量r(x)=y-Ax;
步骤2:如果残差向量0元素个数小于3,则进行步骤3,否则进行步骤5;
步骤3:选取向量Δ使得A1Δ=0,求解优化问题
得到步长ε0,其中em表示除第m个元素外其余元素均为0的单位向量,令x=x+ε0Δ并计算新的残差向量;
步骤4:如果新的残差向量0元素个数小于3,则进行步骤3,否则进行步骤5;
步骤5:记 如果||c||∞>1,不妨设其第n1个分量绝对值大于
1,求解优化问题
得到步长α0,令 转到步骤2;如果||c||∞≤1,则x为超定方程组最优解。
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