基于智能算法的双平板导热系数测试仪.pdf

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1、2015年第6期工业仪表与自动化装置·29·基于智能算法的双平板导热系数测试仪金鹏，李晶(辽宁工程职业学院，辽宁铁岭112008)摘要：依据无限大平板导热理论的傅立叶导热定律设计了平板式导热系数测试仪。为提高导热系数的精度及测试效率，加热电炉采用基于改进遗传算法的PID控制器。利用改进的遗传算法进行仿真寻优确定PID的参数、K、。由于采用智能控制算法，缩短了测试周期，提高导热仪的测试效率。由于选择虚拟仪器平台，提高了测量处理的智能化程度。经试验证明，应用此测试仪可较大提高导热系数的测试精度与效率。关键词：导热系数；温度控制；电炉；虚拟仪器中图分类号：TP274

2、．5文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)06—0029—03Adouble--guardedhotplatethermalconductioncoeficientmeasuringinstrumentbasedonintelligentalgorithmsJINPeng，LIJing(LiaoningEngineeringVocationalCollege，LiaoningTieling112008，China)Abstract：AccordingtotheFourierthermalconductivitytheoryforinfinite

3、plate，theauthorsdesignainfiniteplatethermalconductivitycoefficientmeasuringinstrument．Inordertoimprovetheprecisionandefficiencyoftestingthermalconductivity，PIDcontrollerbasedonimprovedgeneticalgorithmisusedonresistancefurnace．Simulationoptimizationtodetermine，Ki，Kdbygeneticalgorithm

4、．Thetestcyclewillbeshortenandthethermalefficiencyofthetestinginstrumentwillbeimproved．Asthechoiceofvir—tualinstrumentplatform，themeasurementofdealingintelligencewillbeimproved．Theresultsofthetestsshowedthattheaccuracyandefficiencyoftestsforhigh——temperaturethermalconductivitycanbeim

5、proved．Keywords：thermalconductivitycoeficient；temperaturecontrol；resistancefurnace；virtualinstru-ment0引言1测量原理导热系数是反映物质的热传导能力。导热系数设热板温度为t，冷板温度为t，热板加热功率高的材料有很好的导热性，导热系数低的材料具备为P，被测试件厚度为日、热板截面积为Js，导热系数优良的保温性J。目前，测量导热系数的方法较为A。根据傅立叶导热定律：单位时间内通过给定多，但最常见的还是瞬态热线法和稳态平板法。其截面的热量P与该截面的面积5和垂直于该截面

6、中稳态平板法主要用于测量保温材料或绝热材料的的温度梯度(dt／dH)成正比，其数学关系式为j：导热系数。该文提出一种新型智能化的稳态双平板A=法导热系数测试仪，由于对以往的设备进行了诸多改进，因此测试速度及精度都有很大地提高，为合理式中：A单位w／(m·k)，P单位w，s单位m，H单选用保温材料、节约能源都有重要的现实意义。位m。双平板法导热系数测试仪可以同时测量两块测收稿日期：2015—04—02试材料，其构成包括主热板、防护热板、冷板、主加热基金项目：辽宁省教育厅2012年一般项目(L2012497)炉、副加热炉、恒温水槽。在主热板和样品之间以及作者简介：

7、金鹏(1982)，男，辽宁省铁岭市人，讲师，主要从事智能控制器设计方向的研究。冷板和样品之间都埋有K型热电偶，如图1所示。2015年第6期工业仪表与自动化装置·31·不完善。遗传算法GA是一种通过模拟自然进化过程搜索全局最优解的方法J。针对不同的实例，只需调整算子参数，算法基本思想是：遗传算法使用群体搜索技术，它通过对当前群体施加选择、交叉、变异等一系列遗传操作，从而产生出新一代的群体，并逐步使群体进化到包含或接近最优解的状态。但遗传算法GA也有其缺点，就是“早熟”现象，图6实际温度控制效果系统进化初期的超常个体可能限制了其他个体进化，使系统较早收敛于局部最优

8、解，而不是全局最优5整机操作流程解。针