[发明专利]一种热功率测量装置以及测量方法

说明书

本发明公开了一种热功率测量装置以及测量方法，属于热功率测量技术领域，解决了现有热功率测量装置的热信号噪声高、误差大、精度低的问题。热测量装置包括恒温系统、小型参考池和大型样品池；通过恒温系统制造温度突变获得参考池与样品池的脉冲信号，以参考池信号序列作为输入函数，样品池信号序列作为输出函数，进行解卷积求出脉冲响应函数；施加约束条件，对脉冲响应函数进行修正，得到修正后的脉冲响应函数；多次重复上述步骤，在得到的多个修正后的脉冲响应函数中寻找最佳脉冲响应函数；最佳脉冲响应函数与采集的参考池信号序列的卷积作为流体温度波动引起的热噪声从样品池信号序列中去除，降低噪声。上述方法可用于测量热功率。

技术领域

本发明涉及一种热功率测量技术，特别是一种热功率测量装置以及测量方法。

背景技术

在热功率测量过程中，样品池周围恒温环境本身温度扰动会导致热功率测量装置的热信号噪声高、误差大。

现有技术中，通常采用双子池设计(两个结构和尺寸完全相同的参考池与样品池)来对消恒温环境本身温度扰动导致的热噪声。

但是，基于热电材料的塞贝克(Seebeck)效应的热功率测量装置，具有体积大、测量功率高的特点，增加与样品池结构和尺寸相同的参考池，会导致上述热功率测量装置的体积过于庞大。因此，这种热功率测量装置通常无法采用双子池设计，从而导致其热信号噪声高、测量误差大。

即使上述热功率测量装置采用双子池设计，由于参考池和样品池的体积较大，在设计时需要考虑两者的相互干扰以及整个测量装置的热稳定性，从而导致这种热功率测量装置的测量上限很低，最高仅能达到30W。

发明内容

鉴于上述情况，本发明旨在提供一种热功率测量装置以及测量方法，解决了现有技术中基于热电材料的塞贝克效应的热功率测量装置的热信号噪声高、误差大、精度低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种热功率测量方法，包括如下步骤：

步骤1、制造温度突变，令参考池与样品池产生热信号脉冲，以采集的参考池信号序列作为输入函数，采集的样品池信号序列作为输出函数，用迭代法解卷积求出脉冲响应函数；施加约束条件，对脉冲响应函数进行修正，得到修正后的脉冲响应函数；

步骤2、多次重复步骤1中的迭代和修正过程，得到多个修正后的脉冲响应函数，在多个脉冲响应函数中寻找最佳脉冲响应函数。

步骤3、正常恒温条件下测量热功率过程中，求取最佳脉冲响应函数与采集的参考池信号序列的卷积并将此作为流体温度波动引起的热噪声信号从样品池信号序列中加以去除。

进一步地，步骤1中，约束方法包括如下步骤：

步骤11、确定脉冲响应函数的主峰值，消除其他伪峰值，确保脉冲响应函数为单峰序列；

步骤12、消除脉冲响应函数的序列下降沿不符合单调性的野点值，使下降沿保持单调变化；且对脉冲响应函数的序列的最后一个数强制归零；

步骤13、得到修正后的脉冲响应函数。

进一步地，步骤2包括：

步骤21、对得到多个修正后的脉冲响应函数和对应采集次的参考池信号序列作为输入函数进行卷积运算得到多个热噪声函数；

步骤22、求解多个热噪声函数与对应采集次的样品池信号序列的差的平方和，组成差的平方和序列；

步骤23、寻找序列的最小值，最小值对应的修正后的脉冲响应函数即为最佳脉冲响应函数。

进一步地，步骤3包括如下步骤：