用於電阻映象的調整模型的製作方法

2023-12-11 11:11:22

專利名稱：用於電阻映象的調整模型的製作方法
背景技術：
本發明涉及用於估算代表燃燒容器電特性數據的方法，更具體說，涉及使得用這些數據的計算中的誤差最小的調整模型。
燃燒容器壁，經常由一系列填充熱交換介質(典型上是水)的熱交換管組成，可以被稱為「水壁」。礦物質會積累在水管的內表面，形成稱為鍋垢的層。水垢妨礙從燃燒容器壁到熱交換介質的熱傳遞，削弱鍋爐效率。熱在燃燒容器中積累，提高燃燒室壁的工作溫度。較高的工作溫度會危險地損害燃燒室壁，造成過早的故障。
水壁的一側面對燃燒室而受到燃燒產物影響。燃燒產物會包括熱氣體、灰燼和腐蝕性燃燒副產物。如煤炭這樣的燃料的燃燒造成灰燼沉積在水壁的內表面，削弱從燃燒容器中的加熱氣體到水管的熱傳遞。在燃燒容器壁上的灰燼或爐渣敷層削弱效率，因此必須定期除去。
由於消耗的礦物燃料沉積的灰燼中的腐蝕性材料或者例如廢料轉化能量工廠中消耗的固體廢物引起的物理剝蝕，燃燒容器壁能夠隨時間腐蝕。這種腐蝕減小管的壁厚。必須維持燃燒容器壁在能可靠地經受水管中高壓的最小厚度上。
典型地，燃燒容器的適當維護需要為檢查、清理和關鍵部件的修理而定期停爐。如果要不危及安全避免與工廠停爐有關的花費，必須為探查危險狀況而小心地監測和評定燃燒容器內的物理和工作狀況。由於這些原因，會是希望有的是，提供非插入式在線監測系統，它們評定燃燒容器本身關鍵部分的物理特性以確定該燃燒容器的那部分的溫度、熱通量和厚度。
一個可能的監測解決辦法會是根據其與材料(典型上是碳鋼)有關的已知的物理定律，燃燒容器壁和水管由這種材料構制。例如，已經知道，導體中的電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成反比。如在這裡使用的術語電阻率被定義為由一種材料對該電流提供的電阻乘電流的橫截面積和每單位電流路徑長度，或者電導率的倒數。按照己知定律，導體的電阻率隨導體的溫度增加。材料二維片片電阻率術語被定義為每單位厚度的電阻率。
已經知道，例如，如美國專利No.3,721,897中所披露的，將恆定電流通過燃燒室壁的一部分並測量跨在壁的已知長度上的電壓降。可以利用該恆定電流和測量電壓計算燃燒容器壁的那部分的電阻。將在燃燒容器工作期間進行的測量進行溫度補償，並與原始電阻測量進行比較。增加的電阻指示減少的燃燒容器壁面積。如果電阻增加超過預定點，指示不安全狀況，即水壁嚴重變薄，並認為有理由非預定停爐。另一方面，通過指示工廠在正常工作，在線監測可以延長預定停爐之間的期間。
對於這些測量體制，方便地以二維矩陣形式布置燃燒容器壁上的用於加電流源、轉換器和電壓測量的結點。迭代地將電流加到該矩陣中的不同位置和從這些不同位置插進。對於每個電流源/轉換器配置，測量在整個矩陣的結點進行和估算以便確定燃燒容器壁的若干關心方面中的任何一個。
在理想條件下，可以以一個準確度進行測量，這個準確度將導致燃燒容器的物理和工作狀況的可靠指示。然而，給定測量裝置的有限準確度和鍋爐內的工作條件波動，計算的指示經常含有不可接受級別的誤差。總之，在本專業中有這樣需要，即，減小誤差含量並由此增加根據燃燒容器物理特性的測量計算的燃燒容器估算的準確度。
發明概要按照本發明方法的優選實施例包括一個調整模型。當這個調整模型應用到從燃燒容器壁上有效等間隔結點的二維網格收集的數據上時，導致利用這些數據的計算中的誤差級別最低。
按照本發明的一個方面，將接觸接點的網格或二維網絡布置在燃燒容器水壁的外表面上。將已知電流從多個源到多個轉換器迭代地強加到網絡上多個轉換器。在每個電流源/轉換器的迭代期間，在網絡的每個結點之間進行電壓測量。這些電壓測量包括一些用在計算中的數據，用於確定在被估算的那部分燃燒容器壁的物理特性的計算，例如電阻或溫度。
本發明的另一個方面包括為使由計算產生的誤差最小的目的調整模型應用到收集數據。認識到為將測量電壓轉換成計算電阻率而設計的方程式是不穩定的，本發明應用第二和第三級誤差最小化項到最小二乘方最小化模型。應用最陡下降數值法到結果的調整模型以予定的低誤差值收斂產生對調整模型的解的電阻率值。有效穩定的計算產生計算的電阻率值，這個電阻率值反映燃燒容器壁的物理狀況。
在結合附圖閱讀優選實施例的說明時，本發明的這些和其它目的、特徵和優點對本專業技術人員來說將是顯而易見的。
附圖的簡要說明

圖1是包括燒礦物油爐和可以按本發明的方法工作的燃燒容器的示意剖面圖；圖2是結點矩陣的示意圖，為按照本發明的方法提供數據可以將這些結點假定地布置在燃燒容器壁的關心部分上；圖3是圖1所示燃燒容器水壁的關心部分的放大透視剖面圖；以及圖4是為按照本發明的方法提供數據布置在燃燒容器壁的關心部分上的結點的二維矩陣的示意表示。
優選實施例的詳細說明圖1說明示例性動力產生設備10。動力產生設備10具有以燃燒爐12形式的燒礦物燃料的燃燒容器，傳統上它包括水平氣體通路14和返回通路16。燃燒爐12具有由水壁18限定的爐邊。每個水壁18具有多個圖3所示的水壁管28。在水壁管28中，熱交換介質-即，水-被循環，並由於在例如煤炭這樣的礦物燃料在燃燒爐12中燃燒期間管28加熱被轉換成水流。動力產生設備10可以包括其它常規部件，例如，用於在水流通過其上的運動作用下產生電力的渦輪機。並且，水平氣體通路14和返回通路16可以包括節熱器、超級加熱器和再加熱器有選擇的安排。
煤炭饋送裝置20是可以為將煤炭饋送到給料器而工作的，給料器控制到粉碎器24的煤炭流的速率。熱的預燃空氣經導管22也被饋送到粉碎器24，這種空氣攜帶粉碎煤通過粉碎器24並從它出來，之後經過煤管道26到幾組煤噴嘴。每組煤噴嘴被安裝在各自的切向點火風箱30中，風箱30也各自支撐一組輔助空氣噴嘴。風箱30將受控空氣流和粉碎煤引入到燃燒爐12，引起旋轉火球在那裡的形成。旋轉火球是造成對水壁管28的爐邊表面上的沉積有貢獻的材料的釋放類型的燃燒過程。以碳為主的燃燒副產品作為爐渣和/或灰燼在水壁管28的爐邊表面積累。
一個本專業普通技術人員會理解，某些燃燒容器，例如用天然氣燃燒的燃燒容器，不以用煤炭或固體廢料燃燒的燃燒容器的方式腐蝕或燒損。因此，與礦物燃料燃燒的燃燒容器的一段燃燒容器壁比較，在天然氣燃燒的燃燒容器中結點之間的一段燃燒容器壁的面積將基本上在時間上保持不變。所以，在天然氣燃燒的燃燒容器中測量電壓的波動將基本上與由溫度改變引起的那段的增加的電阻有關。在對這種類型燃燒容器，即天然氣燃燒的燃燒容器的計算中，結點之間的段的面積已知，計算段電阻的最後所得波動可以被變換成準確的段的溫度測量。
另一方面，在固體廢料或煤炭燃燒的燃燒容器中，與天然氣燃燒的燃燒容器比較，燃燒容器壁的腐蝕或燒損以有相對較大的規則性而發生。在這些條件下，燃燒容器的鑑定段的溫度和面積兩者產生結點之間測量電壓的變化。在這些情況下，必須單獨測量溫度以消除計算中的多重變量。依照補償溫度變化(己知)，計算電阻的變化可歸因於橫截面積，例如燃燒容器的估算部分厚度的變化。
在上述情況的任何一個中，由於眾所周知的工作條件下測量的準確度和不規則問題，收集數據固有地含有誤差。另外，利用基爾霍夫定律或其到零線積分的擴展將測量電壓轉換成計算電阻率問題被稱為難處理(不穩定)問題，即，小的測量電壓變化能產生大的計算電阻率變化。因此，以另外方式會是可接受的測量誤差被計算形式放大，典型上導致具有振蕩性狀的計算電阻率。
圖2是多個結點32形成矩陣34的示意表示。矩陣34能假定地布置在燃燒容器壁的關心部分上。各個相鄰結點32對之間的水壁段被表示為未知的電阻36，電阻36在圖2上被表示為在各個相鄰結點32對之間延伸的非直線段。為討論目的，矩陣34被處理為在X(水平)和Y(垂直)方向上延伸的二維表面。迭代地利用4線技術，獲得包含矩陣34中結點32之間的電壓測量的數據集。4線技術在矩陣34中各個位置施加恆電流源38和轉換器40(接地)。對於每次電流源/轉換器的迭代，通過連接矩陣34中結點32之間的電壓表44的導線42進行電壓測量。結果的電壓測量組是據其計算未知電阻36的數據。
計算電阻性材料(例如碳鋼)的殘留厚度，對於具有均勻橫截面的等溫材料是相對簡單的。然而，計算水壁中包含的電阻性材料的殘留厚度是相對比較複雜。圖3表示圖1所示燃燒爐12的水壁18的關心部分。水壁包括由所示材料壁板連接的並列布置的各個水管28。水壁18具有面對燃燒爐12內部的內面向表面46。多個結點48組成布置在水壁18的外側表面52上的矩陣50，使得這些結點不直接遭受輻射熱和其它熱條件，水壁18的內面向表面46由於直接遭受燃燒爐12中的礦物燃料燃燒而遭受這些條件。例如，水壁18的內面向表面46會遭受到900℃(900攝氏度)的溫度。結點48不必是以水壁18上的附加物理結構形式，而可以代替地是水壁上的任意指定的位置。結點48是示意表示為圓圈的水壁18上位置。矩陣50可以是任何任意指定的結點48的布置，不必受任何水壁18的限定結構的物理限制。於是，矩陣50在圖3上用折線表示。說明的實施例中的水管28一般地平行於Y軸取向，並包括內表面54。為計算目的，結點48在X和Y方向上有效地等距互相間隔開，形成二維矩陣。由此，術語「有效地等距間隔開」要被理解為既包含在其中相鄰結點48對的各個結點是處在均勻的相互間隔上的情況，又包含這種情況，在其中結點48的各個結點不是互相物理上等距的，但它們的關係可以被數學上調整，使得為計算目的它們如同等距間隔開的結點那樣表現，如下面討論的。
來自恆流源38在左上方節點進入的電流具有一個簡單的路徑56，用平行於Y軸的圖4上箭頭示意表示。平行於X軸的電流採取相對較複雜的路徑58，用圖4上箭頭示意表示。於是，平行於X軸的水壁的片電阻率將不同於平行於Y軸的水壁的片電阻率。然而，可以通過建立平行於Y軸的水壁的片電阻率對平行於X軸的水壁的片電阻率的比率來補償這個事實。這種關係在時間和溫度範圍上是足夠一致的，使得它不至於不適當地影響結果的計算。計算電阻主要地被用來確定在被估算的水壁部分的厚度TH或溫度。
在已經結合圖2和3討論了與燃燒爐的水壁電阻測量有關的電和物理現象的同時，現在參照圖4。圖4說明圖2所示的二維矩陣34的數學表示。矩陣34被表示為在一邊具有11個結點32的二維網格。X和Y軸被劃成在所表示的網格中央有它們的原點X0和Y0。因為對於不規則網格上的不等間隔的結點可以利用數學修正以調整網格相對於X和Y軸的片電阻率，所以網格被表示和數學處理為等行距間隔的結點32的網格。
按照基爾霍夫定律，圍繞任何閉合電路的總電位變化等於零。當應用到矩陣34時，基爾霍夫定律要求，對於任何閉合矩形曲線CC，從CC流出的電流之和必須等於CC裡邊的所有電流源之和。
如以前表明的，電流源和轉換器的若干次迭代施加到水壁上結點32的矩陣上。每個加到矩陣34的電流源和轉換器的方式都會產生不同組的電壓測量。大數目的電流源/轉換器的迭代會產生較多組具有增加準確度的潛力的電壓測量。然而，已發現，較小數目的仔細選擇的電流源/轉換器迭代產生具有可接受的準確度的結果。
參照圖4，字母NA、NB、ND和NG指定四個內部隅角結點32。產生可接受結果的電流源/轉換器迭代的一個樣式或序列包括以下步驟(a)-(h)(a)將電流加到結點NA上和將轉換器加到結點NB上；(b)進行電壓測量；(c)將電流加到結點ND上和將轉換器加到結點NG上；(d)進行電壓測量；(e)將電流加到結點NA上和將轉換器加到結點NG上；(f)進行電壓測量；(g)將電流加到結點ND上和將轉換器加到結點NB上；以及(h)進行電壓測量。
替換地，另外的內部結點，例如AA可以被用來產生可比較的結果。上述迭代導致四組電壓測量。
本發明的一個特別重要方面涉及，如何利用電壓數據產生對於在被估算的水壁那部分水壁的電阻率的計算值。電壓測量允許用簡單的減法計算結點32之間的電壓降Δu。按照本發明的一個特別方面，包括對於Δu的數值的數據集可以被統計控制以消除異常值。本發明的目標是減少電阻率計算中的誤差，並且用這樣統計方法改進輸入數據的質量已證明是有用的初始步驟。
本發明的一個優選實施例在為估算圍繞至少一個結點32的閉合矩形曲線CC而設計的計算中利用電壓降數據Δu。參照圖4，選擇閉合矩形曲線CC的樣式包括所有可能的包括四個內部隅角結點NA、NB、ND和NG的每一個的曲線CC。
這通過以只圍繞內部隅角結點NA、NB、ND或NG的每個隅角中的曲線開始來完成。以下面要說明的方式估算這個曲線(為討論目的圍繞結點NB)。然後，擴展該曲線例如包圍在X方向的另外結點。估算這個新曲線。進一步由在該X方向另一個結點來擴展該曲線，直到該曲線包圍相對的隅角結點為止，現在該曲線包圍從NB到NG的一行結點32。該過程再以一個包圍二個結點-內部隅角結點NB和y方向上的另一結點的新曲線CC開始。然後，在x方向擴展這個新曲線CC，並在每次擴展後估算它。該曲線CC在y方向被擴展並橫跨矩陣，直到所有可能的包含內部隅角結點NB的曲線被估算為止。對於四個內部隅角結點NA、NB、ND和NG的每一個以及對於每組電壓測量都重複這個過程。
構成用於估算每個曲線CC的基礎的一個可能有的物理的數學模型被敘述如下將水壁作為二維平板處理並假定無通過厚度的電流變化。在水壁上任何點(x、y)規定的電壓u(x、y)理想上滿足以下沿水壁上的任何矩形二維曲線CC的線積分方程[方程1] 這裡，r是在弧長s的CC上任何點；i(s)是在CC的外法線PP方向上流動的在CC上弧長S的電流；Sc是所有CC內的電流源/轉換器之和；du/dsn是在點r處垂直曲線的電壓梯度；以及，ρr是在點r處的片電阻率。在這裡，弧長具有從某固定參考點測量的沿曲線的距離的傳統定義。
利用基爾霍夫定律或它的成為零線積分的推廣將電壓轉換成片電阻率被認為是難處理的(不穩定的)問題小的電壓變化產生大的電阻率變化。利用標準數學解決辦法求解對每個曲線CC的線積分將得到具有振蕩性狀的計算電阻率。出現在測量中的誤差被方程的不穩定性放大到這種程度，即，結果的計算電阻率不能以任何適當的置信度來被使用。現在說明將集中在為使計算穩定而使用的調整技術。
按照基爾霍夫定律，如果測量電壓是精確的，並且無其它誤差出現，對於每條曲線CC利用公式[方程2] 計算片電阻率ρr將產生精確的片電阻率。實際上，由於許多誤差是過程中固有的，所以，計算的Jnet(u)經常會有非零正和負的數值，造成上述振蕩的計算電阻率ρ。在這些情況下，數學家應用技術「調整」誤差(使計算穩定)和實現未知被計算的更有用的真值估計，在此情況下未知的在被計算量是結點間的片電阻率ρ。
一個有用的調整模型是加入到標準最小二乘最小化模型的模型。對於由在每個從左到右的結點行中的M數目的結點和在每個從頂到底的結點列中的N數目的結點組成的網格，平方對於每個可能有的曲線CC計算的Jnet(u)(消除負值和產生可微分的誤差函數)和將結果值相加。結果最小二乘誤差最小化項如下[方程3]E=#datasets[Curves C(Jnet(u))2]]]>在這裡，數據集(「#datasets」)數目的求和∑包括對於如上述的每次電流源/轉換器迭代的一個數據集。定義Jnet(u)的矩形閉合曲線CC被取為所有可能的矩形，包括水壁的四個隅中的每一個。這樣一來，在誤差E中相等地加權所有線性相關項。
由E定義的目標函數的計算組成需要對許多水壁上曲線CC以及對於流過每個曲線CC的淨電流的準確和穩定的計算組成的審慎選擇[方程4]
模型的成功依賴於如何選擇矩形。每個矩形包括至少一個內部電壓結點、無邊界結點(在矩陣周邊上的結點)和每個結點中間的邊位置(見圖4)。在內部隅角結點B開始，曲線CCkj經對於k＝2，...，M-1和j＝2，...，N-1的(k、j)圍繞結點NB。這產生(M-2)(N-2)個矩形。對於每個偶角重複這個產生對於每個數據集的4(M-2)(N-2)個矩形。這提供許多比使E最小的MxN個末知片電阻率{ρkj；k＝1，M；j＝1，N}的唯一解所需要的多的項。然而，如此多的矩形的使用提供包括和除去給出最大誤差源的電流源和轉換器位置的曲線。此外，這個大數目使電壓測量中固有的變化性最小。
Jnet(u)公式通過電壓梯度精確定義積分。這允許任何數值積分方案被使用。所說明的圍繞每個矩形的線積分的數值估算使用在電壓結點中間的r點的立方樣條求積分。這具有模擬測量電壓之間更精細網格的存在以及用立方樣條近似任何失去的電壓的優點。用Δud/Δsn近似垂直於邊的結點間的梯度du/dsn。其中，Δud是跨結點的電壓降，Δsn近是結點間的距離。
最好把最陡下降數值方法應用到最小二乘誤差最小化項來求解使E值最小的片電阻率。可以認識到，當E接近零時結果計算的片電阻率ρ的準確度增加。有意義的穩定性可以在剛敘述的計算中出現。為使計算穩定調整是必要的。
可以把未知的片電阻率ρ想像為在矩陣中的每個結點在x和y方向上投影的連續片段直線。一條直線的一級差分等於該直線的斜率。直線的二級差分2為零。對於跨平行於x軸的等距間隔的點x1、x2、x3的直線，可以用[方程5]表示二級差分x2ρxx1-2x2+x3x2x2x]]>在這裡，Δx是結點間的距離，ρx是平行於x軸的未知片電阻率。把同樣方法應用到表示y方向上的片電阻率的直線，得到二級微商y2ρx的估計值。只利用ρx簡行化方程，因為ρy＝ρx/R，其中R是表示ρx和ρy間的比率的常數。然後把平方的二級差分用於如下[方程6]的第二級誤差最小化項中[(x2x)2+(y2x)2]]]>如果二個估計的二級差分(x2ρx、y2ρx)接近零，解的振蕩性狀被衰減並該解被穩定。這提供另一個應用計算機輔助最佳化的機會。
上面的第二級誤差最小化項用稱為調整常數的常數γ乘，並加到最小二乘誤差最小化項上，產生以下調整模型[方程7]E=#datasets[Curves C(Jnet(u))2]+k,j=1M-1,N-1[(x2x)2+y2x)2]]]>調整常數γ允許提供整個調整模型中的第二級誤差最小化項的權重的調整。第二級誤差最小化項具有將振蕩變換成局部線性性狀而不降低總的解答性狀的效果。
對調整模型的進一步提煉認識到，片電阻率ρx、ρy可以不是局部線性的。如果把結點之間的片電阻率想像為局部拋物線性的，則拋物線將由二次方程定義。二次方程的三級差分3為零。在r1點近似拋物線片電阻率需要來自四個平行於x軸等間隔的結點(x1、x2、x3、x4)的數據，並可以被表示如下[方裎8]-x1+3x2-3x3+x4x3x3x]]>同樣的方法應用到在y方向延展的結點序列，得到三級微商y3ρx的估計值。又是，只利用ρx簡化如上解釋的方程。可以應用計算機輔助誤差最小化到平方的結果，產生笫三級誤差最小化項[方程9]0]]>笫三級誤差最小化項可以被加入到如下調整模型[方程10]E=#datasets[Curves C(Jnet(u))2]+k,j=1M-2,N-2[(x3x)2+y3x)2]]]>理想上，測量電壓Δu會是對矩陣上的每個電壓結點可得到的，所以四個連續電壓測量Δu可以被加入到每個笫三級誤差最小化項的估計。
在現場，電壓數據可以是不完全的。按照本發明的有意義方面，當笫三級誤差最小化項所需要的數據不可得到時，第二級誤差最小化項被替代到調整模型中。結果的「混合」調整模型比如果不完全的笫三級項從模型省去更準確。
為使一次和二次項同等準確應該確定γ值。在實驗室條件下，γ的網格歸一化值的1的值已產生良好結果。1的值給第二級或第三級誤差最小化項等於一次項的權重的調整模型中的權重。在現場，當需要時可以調整常數γ的值，以增加或減少調整模型上的第二或第三級誤差最小化項的作用。
最好將如上披露的用於電阻映象的調整模型加入到在線燃燒容器監測系統。在線燃燒容器監測系統的硬體部件包括系統計算機62和常規電壓數據收集裝置64，系統計算機62可以是，例如，PC(個人計算機)為基礎的數據處理裝置，如圖1所示，常規電壓數據收集裝置64用於從布置在燃燒容器壁上的結點矩陣34收集電壓數據。常規電壓數據收集裝置64最好包括數據收集組件，數據收集組件包括開關裝置和測量裝置，它們用於迭代地加多個電流源/轉換器配置到圖3所示的矩陣上，以及用於對每次電流源/轉換器迭代，從而收集對應於矩陣上每個結點之間的電壓降的電壓數據。
將電壓數據饋送給系統計算機62，在系統計算機62中，系統程序以數字格式組織收集的數據。系統程序與在系統計算機62中駐留的若干子程序互相作用。上面披露的用於電阻映象的調整模型是作為電阻映象(ERM)子程序標識的子程序的一部分。在ERM子程序中，電壓數據被插入到調整模型的三個主要方程以形成目標函數。ERM子程序訪問最佳化子程序，最佳化子程序最好應用最陡下降數值方法到目標函數。按照本發明，最陡下降數值方法為接近預定級別的誤差E或收斂在預定級別的誤差E上而工作。
最陡下降數值方法必須從未知量的準確估計值開始，在此情況下未知量是片電阻率ρ。通過用燃燒容器壁的厚度除用於構制燃燒容器壁的材料的電阻率計算在最佳化子程序中用的ρ的估計值。用以cm為單位的標稱水壁厚度除以Ω-cm為單位的電阻率產生估計的ρ。將估計的ρ插入到目標函數作為由最佳化子程序應用的最陡下降數值方法的開始點。
在最陡下降數值方法在最佳化子程序中的應用之前必須建立的另一個數值是調整模型中的可接受級別的誤差E。按照本發明的一個方面，可接受級別的誤差E與電壓測量中的誤差等同。在應用中，E的數值是1/10,000或0.0001，表明4位電壓測量準確度。0.0001的數值也確認這樣事實，即，結果計算的準確度不超出某個低級別的E很大地改善。
現在，最佳化子程序具有所有為應用最陡下降數值方法到目標函數和得到片電阻率ρ的計算值的信息。ERM子程序使用計算的片電阻率ρ預測水壁的溫度或耗蝕，從而依賴於特定的設備。溫度和/或耗蝕數據被饋送到系統計算機62。系統計算機62將數據格式化成方便用戶的圖形或數字顯示。當然，指示危險情況的結果能觸發視聽報警和/或受影響的燃燒容器的自動停爐。
雖然為說明目的已陳述了上述發明的優選實施例，但不應該認為上述說明是對這裡發明的限制。因此，本專業技術人員不偏離本發明的精神和範圍會想到各種修改、改編和替換。
權利要求
1.一種通過迭代地施加已知電流到矩陣上並測量在結點的電壓並根據從布置在電阻性材料上的結點矩陣收集的電壓數據計算電阻性材料電阻率的方法，每次所說的施加已知電流的迭代導致一組測量電壓，所說的測量電壓包括誤差E，所說的方法包括這些步驟從所說的測量電壓準備數據，所說的數據集包括結點之間的電壓降Δu將所說電壓降Δu作為已知變量輸入應用到按照物理定律模擬二維電阻性材料的方程，所說的方程還包括代表多個未知電阻率的項，並且具有等於零的解，只要所說方程含有準確的所說未知電阻率的值和存在無誤差E；選擇可接受的E值；以及調整所說的方程以穩定利用所說的方程計算的所說未知電阻率的值，其中所說的調整步驟包括加調整項到所說的方程，所說的調整項包括乘以第三級誤差最小化項的選擇的調整常數γ；以及將所說的方程和所說的第三級誤差最小化項加入到最小二乘最小化模型和利用基於計算機的數值方法求解導致對最小二乘最小化模型的全解的在所說的可接受E值以下的電阻率值。
2.權利要求1的方法，其中，所說的方程將基爾霍夫定律應用到選擇的圍繞至少一個結點的閉合矩形曲線CC，所說的方程包括 在這裡，r是在弧長s的CC上的任何點，i(s)是在CC外法線n方向上流動的CC上的在弧長s的電流，SC是所有CC內電流源/轉換器之和，du/dsn是在點r垂直於曲線的電壓梯度，以及ρr是在r的片電阻率。
3.權利要求1的方法，其中，所說的E的可接受值與電壓測量中的誤差等同。
4.權利要求1的方法，其中，利用所說的方程估算所有可能有的為包括矩陣的四個內部隅角結點的每一個而選擇的曲線CC。
5.權利要求1的方法，其中，確定所說的調整常數γ，使得所有誤差項都具有相等的準確度。
6.權利要求1的方法，其中，所說的第三級誤差最小化項模擬所說的電阻率為經四個相鄰結點延伸的局部拋物線以及所說的第三級誤差最小化項包括所說的拋物線的第三級微商的估計值。
7.權利要求6的方法，其中，所說的估計值由以下方程定義-x1+3x2-3x3+x4x3xx3]]>這裡，X1、X2、X3、X4是平行於矩陣的x或y軸的四個等間隔的結點，Δx是結點間的距離，以及ρx是未知電阻率。
8.權利要求1的方法，其中，所說的調整項包括需要比所說的第三級誤差最小化項少的數據的第二級誤差最小化項，以及所說調整步驟還包括當沒有足夠用於所說的第三級誤差最小化項的數據時用所說的第二級誤差最小化項代替所說的第三級誤差最小化項。
9.權利要求8的方法，其中，所說的第二級誤差最小化項模擬所說的電阻率為經過三個相鄰結點延伸的片段直線，以及所說的第二級誤差最小化項包括所說的直線的二級微商的估計值。
10.權利要求9的方法，其中，所說的第二級誤差最小化項由以下方程定義x1-2x2+x3x2xx2]]>這裡，X1、X2、X3是平行於矩陣的x或y軸的三個等距間隔的點，Δx是結點間的距離，以及ρx是未知電阻率。
11.一種用於調整在線燃燒容器監測系統中的片電阻計算的最佳化的方法，所說的方法包括這些步驟在最佳化之前加調整項到計算上，所說的調整項包括乘以第三級誤差最小化項的調整常數γ，所說的第三級誤差最小化項模擬所說的片電阻為經過測量矩陣的四個相鄰結點延伸的拋物線，以及所說的第三級誤差最小化項包括所說的拋物線的第三級微商的估計值。
12.權利要求11的方法，其中，所說的估計值由以下方程定義-x1+3x2-3x3+x4x3xx3]]>這裡，X1、X2、X3、X4是平行於矩陣的x或y軸的四個等間隔的結點，Δx是結點間的距離，以及ρx是未知片電阻率。
13.權利要求11的方法，其中，所說的調整項包括要求比所說的第三級誤差最小化項少的數據的第二級誤差最小化項，以及所說加步驟還包括當沒有足夠用於所說的第三級誤差最小化項的數據但有足夠用於所說的第二級誤差最小化項的數據時，用所說的第二級誤差最小化項代替所說的第三級誤差最小化項。
14.權利要求13的方法，其中，所說的第二級誤差最小化項模擬所說的片電阻率為經過三個相鄰結點延伸的直線，以及所說的第二級誤差最小化項包括所說的直線的二級微商的第二級估計值。
15.權利要求14的方法，其中，所說的第二級誤差最小化項由以下方程定義x1-2x2+x3x2x2x]]>這裡，X1、X2、X3是平行於矩陣的x或y軸的三個等距間隔的點，Δx是結點間的距離，以及ρx是未知電阻率。
16.一種用於估算代表燃燒容器電特性的數據的方法，燃燒容器對燃燒燃料可工作的，所說的方法包括準備基於從布置在燃燒容器的電阻性材料上的結點矩陣收集的電壓數據的數據集，包括通過迭代地施加已知電流到矩陣上並測量在結點的電壓計算電阻性材料的電阻率，每個所說的施加已知電流的迭代導致一組測量電壓，所說的測量電壓包括誤差E，所說的數據集包括結點間電壓降；將所說的電壓降Δu作為已知變量輸入到考慮多個未知電阻率的電阻性材料模型；選擇可接受的E值；以及調整所說的模型以穩定利用所說的模型計算的所說的未知電阻率。
17.一種用於按照權利要求16估算代表燃燒容器電特性的數據的方法，其中，在所說的模型包含準確的所說的未知電阻率的值並且無誤差E出現的情況下，電阻性材料模型具有等於零的解，以及所說的調整步驟包括加調整項到所說的方程，所說的調整項包括乘以第三級誤差最小化項的選擇的調整常數γ，以及將所說的方程和所說的第三級誤差最小化項加入到最小二乘最小化模型和利用基於計算機的數值方法求解導致對最小二乘最小化模型的總的解並在所說的可接受的E值以下的電阻率值。
全文摘要
用於例如燃燒礦物燃料的燃燒爐12這樣的燃燒容器的電阻映象的調整模型通過將第三級和/或第二級誤差最小化項加入到該模型使從測量電壓u的電阻率ρ計算穩定。第三級誤差最小化項代表電阻率三級差分公式▽
文檔編號G01N17/00GK1545620SQ02816280
公開日2004年11月10日 申請日期2002年5月22日 優先權日2001年8月21日
發明者W·H·小米爾斯, W H 小米爾斯 申請人:阿爾斯託姆科技有限公司