[发明专利]一种基于数据筛选的导热系数测量方法

说明书

本发明公开了一种基于数据筛选的导热系数测量方法，其测量方法包括：数据检测准备‑实验数据采集‑数据分组拟合‑参数求解‑循环数据筛选‑求解导热系数，利用最小二乘法自动筛选数据测导热系数的方法，通过对乙二醇进行测量，结果表明：直接线性拟合得到的导热系数相对误差为4.1％，数据筛选后线性拟合得到导热系数相对误差为0.5％，该方法减少了测量者主观性的误差，提高了导热系数的测量精度。

技术领域

本发明涉及测量方法领域，特别是涉及一种基于数据筛选的导热系数测量方法。

背景技术

导热系数是表征物质热传导能力的热物理参数，其作为物质的一种基础热物性参数，在生产、科研及日常生活中均有着广泛的应用。目前导热系数的测量方法分为稳态法和非稳态法两类。非稳态法因其时间短、精度高、量程广等优点成为导热系数获取中的主要方法。热探针法以其制作简单、测量时间短，使用方便等优点成为非稳态法的主要测量方式，它在液体和多孔介质导热系数测量中得到广泛的应用。然而热探针法在进行数据拟合时，测量的数据段选择是影响导热系数计算精度的主要因素。针对该问题，许多学者对导热系数计算中的测量数据处理方法进行了研究，程文龙[3]基于微分方程的精确解，提出了利用蒙特卡洛反演的方法对实验数据进行处理，获得导热系数；陈则韶基于误差分析理论，根据导热系数误差最小时其热扩散率的离散度也最小的原理剔除了最初和最终的实验数据，测得了导热系数；潘江等将数值模拟引入实验数据处理过程，并通过不断迭代计算曲线与实验曲线的符合程度来获得最终的实验结果。前述数据处理方法均在一定程度上提高了导热系数的精度，但它们共同的问题是计算过程复杂、计算效率较低、操作界面繁琐，难以得到广泛应用。鉴于此，实现难度、人机交互等方面均有一定的局限。商业软件成本高，为此，本发明提出了一种较为简单的基于数据筛选的导热系数计算新方法，不必进行复杂的理论计算，计算过程较为简便，效率较高，准确率较高。

发明内容

一种基于数据筛选的导热系数测量方法，测量方法步骤包括：

(1)数据检测准备：将浓度大于99％乙二醇置于20℃恒温水箱中，采用不锈钢探针进行温度检测；

(2)实验数据采集：使用温度数据采集仪进行温度数据采集，采集间隔1-3s，检测持续90-600s；

(3)数据分组拟合：令y_i＝T_i-T_i-1，实验数据可分为n个测量值(x_i,y_i)，(i＝1～n)绘制了时间对数-温度的曲线图，由下式得拟合模型为：

y_i＝b+ax_i

其中a，b为参数，τ_i、τ_i-1分别为时刻τ_i和时刻τ_i-1，T_i，T_i-1分别为时刻τ_i和时刻τ_i-1的温度值；

(4)参数求解：参数a的斜率相对标准差s_a/a为：

其中R拟合直线的相关系数，n为拟合直线中数据点的个数；

(5)循环数据筛选：以斜率标准差为准则进行数据筛选，筛选步骤为：

a、先对n个数据点进行线性拟合，计算出S_a/a的值，；

b、从实验末尾的数据点开始，删除一个数据点，利用步骤(4)公式再计算其余n-1个数据点相对标准差s_a/a的值；

c、如果计算的n-1个数据点s_a/a值比n个数据点的s_a/a值小，则此数据点之前的数据与拟合直线偏差较大，即删除；