温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备

摘要

本发明提供了一种温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备，将至少一个指定时间常数导入预设查表模块得到第一查表模块，以基于被测流体第一马赫数和第一流体密度输出第一时间常数；构建复域数学模型以基于第一流体温度和第一时间常数输出温度响应结果；基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。该方式中，第一查表模块可以根据被测流体的马赫数和密度，输出对应的时间常数，复域数学模型再基于该时间常数和流体温度，确定温度响应结果，即，这种基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器模型的方式综合考虑了被测流体的流速和密度，因而可以更加精确反映温度传感器的动态特性，进而满足对高精度温度传感器动态模型的需求。

权利要求

1.一种温度传感器的模型创建方法，其特征在于，所述方法包括：获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；

其中，每个所述指定时间常数与所述被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应；

将所述至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；所述第一查表模块用于基于接收到的所述第一马赫数和所述第一流体密度，输出与所述第一马赫数和所述第一流体密度对应的第一时间常数；

构建复域数学模型；所述复域数学模型用于基于接收到的所述第一流体温度和所述第一时间常数，输出所述被测流体的温度响应结果；

基于所述第一查表模块和所述复域数学模型确定所述温度传感器的模型；

获取至少一个指定时间常数的步骤包括：

获取所述温度传感器的目标流场仿真模型，以及至少一组仿真模拟参数；其中，每组所述仿真模拟参数包括一指定马赫数和一指定流体密度；

针对每组仿真模拟参数，将该组仿真模拟参数输入至所述目标流场仿真模型，输出该组仿真模拟参数对应的指定时间常数；

基于每组仿真模拟参数对应的指定时间常数，确定所述至少一个指定时间常数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建复域数学模型的步骤包括：构建所述复域数学模型为一阶惯性环节；所述一阶惯性环节的时间常数为所述第一时间常数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一查表模块和所述复域数学模型确定所述温度传感器的模型的步骤包括：将所述第一查表模块的输出端连接至所述复域数学模型的输入端，得到所述温度传感器的模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述温度传感器的目标流场仿真模型的步骤包括：获取所述温度传感器的初始流场仿真模型；

接收用户发出的仿真指令；

基于所述仿真指令和预设的仿真参数，对所述初始流场仿真模型进行仿真处理，得到仿真结果；

将所述仿真结果的时间常数，与预设试验结果的时间常数进行对比，得到时间常数的误差结果；

如果所述时间常数的误差结果不符合预设误差阈值，继续执行获取所述温度传感器的初始流场仿真模型的步骤，直至所述时间常数的误差结果符合所述预设误差阈值，得到所述目标流场仿真模型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述温度传感器的初始流场仿真模型的步骤包括：接收用户发出的模型构建指令；

基于所述模型构建指令和预先获取到的所述温度传感器的产品参数，构建所述温度传感器的三维模型；

接收所述用户发出的模型导入指令和预设的导入参数；

基于所述模型导入指令和预设的导入参数，将所述温度传感器的三维模型导入至预设仿真软件中，得到与所述温度传感器的三维模型对应的初始流场仿真模型。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述仿真参数包括：计算域设置参数、网格划分参数、材料热物性参数、边界条件参数。

7.一种温度传感器的模型创建装置，其特征在于，所述装置包括：第一获取模块，用于获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；其中，每个所述指定时间常数与所述被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应；

第二获取模块，用于将所述至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；所述第一查表模块用于基于接收到的所述第一马赫数和所述第一流体密度，输出与所述第一马赫数和所述第一流体密度对应的第一时间常数；

构建模块，用于构建复域数学模型；所述复域数学模型用于基于接收到的所述第一流体温度和所述第一时间常数，输出所述被测流体的温度响应结果；

确定模块，用于基于所述第一查表模块和所述复域数学模型确定所述温度传感器的模型；

第一获取模块，还用于：

获取所述温度传感器的目标流场仿真模型，以及至少一组仿真模拟参数；其中，每组所述仿真模拟参数包括一指定马赫数和一指定流体密度；

针对每组仿真模拟参数，将该组仿真模拟参数输入至所述目标流场仿真模型，输出该组仿真模拟参数对应的指定时间常数；

基于每组仿真模拟参数对应的指定时间常数，确定所述至少一个指定时间常数。

8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现权利要求1‑6任一项所述的温度传感器的模型创建方法。

9.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现权利要求1‑6任一项所述的温度传感器的模型创建方法。

说明书

温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备

技术领域

[0001] 本发明涉及温度传感器技术领域，尤其是涉及一种温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备。

背景技术

[0002] 铠装热电偶温度传感器是工业测温领域一种常用的测温器件，具有测量端热容小、响应速度快、挠性好等优点，可以安装在狭窄或结构复杂的测量场合，且耐压、耐振、耐冲击；铠装热电偶温度传感器作为控制系统的反馈传感器，准确的铠装热电偶温度传感器的动态模型对于控制系统的设计具有重要的意义；相关技术中，通常将铠装热电偶温度传感器的动态模型简化为时间常数γ固定的一阶传递函数，考虑到铠装热电偶温度传感器的动态特性受被测流体的流速、密度、铠装保护套结构、感温元件尺寸等多种因素影响，这种固定时间常数γ的建模方式仅能近似反映铠装热电偶温度传感器的动态特性，无法满足控制系统对高精度温度传感器动态模型的需求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备，以精确反映温度传感器的动态特性，满足控制系统对高精度温度传感器动态模型的需求。

[0004] 本发明提供的一种温度传感器的模型创建方法，方法包括：获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；其中，每个指定时间常数与被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应；将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数；构建复域数学模型；复域数学模型用于基于接收到的第一流体温度和第一时间常数，输出被测流体的温度响应结果；基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。

[0005] 进一步的，构建复域数学模型的步骤包括：构建复域数学模型为一阶惯性环节；一阶惯性环节的时间常数为第一时间常数。

[0006] 进一步的，基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型的步骤包括：将第一查表模块的输出端连接至复域数学模型的输入端，得到温度传感器的模型。

[0007] 进一步的，获取至少一个指定时间常数的步骤包括：获取温度传感器的目标流场仿真模型，以及至少一组仿真模拟参数；其中，每组仿真模拟参数包括一指定马赫数和一指定流体密度；针对每组仿真模拟参数，将该组仿真模拟参数输入至目标流场仿真模型，输出该组仿真模拟参数对应的指定时间常数；基于每组仿真模拟参数对应的指定时间常数，确定至少一个指定时间常数。

[0008] 进一步的，获取温度传感器的目标流场仿真模型的步骤包括：获取温度传感器的初始流场仿真模型；接收用户发出的仿真指令；基于仿真指令和预设的仿真参数，对初始流场仿真模型进行仿真处理，得到仿真结果；将仿真结果的时间常数，与预设试验结果的时间常数进行对比，得到时间常数的误差结果；如果时间常数的误差结果不符合预设误差阈值，继续执行获取温度传感器的初始流场仿真模型的步骤，直至时间常数的误差结果符合预设误差阈值，得到目标流场仿真模型。

[0009] 进一步的，获取温度传感器的初始流场仿真模型的步骤包括：接收用户发出的模型构建指令；基于模型构建指令和预先获取到的温度传感器的产品参数，构建温度传感器的三维模型；接收用户发出的模型导入指令和预设的导入参数；基于模型导入指令和预设的导入参数，将温度传感器的三维模型导入至预设仿真软件中，得到与温度传感器的三维模型对应的初始流场仿真模型。

[0010] 进一步的，仿真参数包括：计算域设置参数、网格划分参数、材料热物性参数、边界条件参数。

[0011] 本发明提供的一种温度传感器的模型创建装置，装置包括：第一获取模块，用于获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；其中，每个指定时间常数与被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应；第二获取模块，用于将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数；构建模块，用于构建复域数学模型；复域数学模型用于基于接收到的第一流体温度和第一时间常数，输出被测流体的温度响应结果；确定模块，用于基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。

[0012] 本发明提供的一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现上述任一项的温度传感器的模型创建方法。

[0013] 本发明提供的一种机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述任一项的温度传感器的模型创建方法。

[0014] 本发明提供的温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备，获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数；构建复域数学模型；复域数学模型用于基于接收到的第一流体温度和第一时间常数，输出被测流体的温度响应结果；基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。该方式中，由于第一查表模块可以根据被测流体的马赫数和密度，输出所对应的时间常数，复域数学模型可以再基于该时间常数和流体温度，确定相应的温度响应结果，即，基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器模型的方式综合考虑了被测流体的流速和密度，因此，可以更加精确反映温度传感器的动态特性，进而满足对高精度温度传感器动态模型的需求。

附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016] 图1为本发明实施例提供的一种铠装热电偶温度传感器的结构示意图；

[0017] 图2为本发明实施例提供的一种温度传感器的模型创建方法的流程图；

[0018] 图3为本发明实施例提供的另一种温度传感器的模型创建方法的流程图；

[0019] 图4为本发明实施例提供的一种铠装热电偶温度传感器的动态建模方法的流程图；

[0020] 图5为本发明实施例提供的一种铠装热电偶温度传感器的动态模型建模方案示意图；

[0021] 图6为本发明实施例提供的一种铠装热电偶温度传感器CAD模型示意图；

[0022] 图7为本发明实施例提供的一种铠装热电偶温度传感器CAD模型的计算域示意图；

[0023] 图8为本发明实施例提供的一种铠装热电偶温度传感器网格划分示意图；

[0024] 图9为本发明实施例提供的一种流体入口设置示意图；

[0025] 图10为本发明实施例提供的一种测温节点表面平均温升曲线示意图；

[0026] 图11为本发明实施例提供的一种校准热风洞动态热响应测试装置示意图；

[0027] 图12为本发明实施例提供的一种铠装热电偶温度传感器的动态模型示意图；

[0028] 图13为本发明实施例提供的一种对比验证平台示意图；

[0029] 图14为本发明实施例提供的第1次校准热风洞试验数据对比验证结果示意图；

[0030] 图15为本发明实施例提供的第2次校准热风洞试验数据对比验证结果示意图；

[0031] 图16为本发明实施例提供的第3次校准热风洞试验数据对比验证结果示意图；

[0032] 图17为本发明实施例提供的一种温度传感器的模型创建装置的结构示意图；

[0033] 图18为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 铠装热电偶温度传感器是工业测温领域一种常用的测温器件，参见图1所示的一种铠装热电偶温度传感器的结构示意图，其测温元件是将热电偶丝、绝缘材料(氧化镁粉等)和金属保护套管组合装配后经拉伸加工而成的一种坚实的组合体，具有测量端热容小、响应速度快、挠性好的优点，可以安装在狭窄或结构复杂的测量场合，且耐压、耐振、耐冲击。铠装热电偶温度传感器作为控制系统的反馈传感器，准确的铠装热电偶温度传感器的动态模型对于控制系统的设计具有重要的意义。由于铠装热电偶温度传感器的动态特性受被测流体的流速、密度、铠装保护套结构、感温元件的尺寸等多种因素的影响，致使建立铠装热电偶温度传感器的准确动态模型成为控制工程领域的一大难题。相关技术中，目前针对铠装热电偶温度传感器的动态建模方法通常是将铠装热电偶温度传感器的动态模型简化为时间常数γ不变的一阶传递函数，由于该方式忽略了被测流体的流速、密度、铠装保护套结构、感温元件尺寸等因素对时间常数γ的影响，导致采用该方式仅能近似反映铠装热电偶温度传感器的动态特性，无法满足控制系统对高精度温度传感器动态模型的需求。

[0036] 基于此，本发明实施例提供了一种温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备，该技术可以应用于需要创建温度传感器的模型的场景中，尤其可以应用于需要创建铠装热电偶温度传感器的动态模型的场景中。

[0037] 为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种温度传感器的模型创建方法进行详细介绍；如图2所示，该方法包括如下步骤：

[0038] 步骤S202，获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；其中，每个指定时间常数与被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应。

[0039] 上述马赫数通常是流体力学中表征流体可压缩程度的一个重要的无量纲参数，记为Ma，定义为流场中某点的速度v同该点的当地声速c之比，即Ma＝v/c，通常马赫数越大，介质的压缩性的影响越显著；上述流体密度表示流体单位体积下的质量，可以以ρ表示；上述第一马赫数、第一流体密度和第一流体温度通常是需要输入的实际仿真输入参数，该实际仿真输入参数可以根据实际需求进行设置，可以是由用户输入，也可以通过其他相关模块输出得到；上述指定马赫数可以是0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5等指定的马赫数；上述指定流体密度可以理解为，与标准海平面条件下该被测流体的流体密度ρ0之比为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等比值时所对应的流体密度；每个指定马赫数和每个指定流体密度通常对应一个指定时间常数，比如，指定马赫数为0，指定流体密度与标准海平面条件下的流体密度ρ0的之比为0.3时，所对应的指定时间常数为29.170等，上述至少一个指定时间常数可以以表格形式表示，即通过表格体现指定马赫数、指定流体密度与指定时间常数之间的对应关系，该表格也可以称为温度传感器的动态特性表，一般在该动态特性表中，可以不直接体现指定流体密度的具体数值，而是以指定流体密度与标准海平面条件下的流体密度ρ0之间的比值来体现；在实际实现时，当需要创建温度传感器的动态模型时，通常需要先获取上述被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数。

[0040] 步骤S204，将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数。

[0041] 上述预设查表模块可以是Matlab/Simulink软件中的二维插值表2‑D Lookup Table，也可以是其他软件中可以实现同样功能的模块等；在实际实现时，当获取到上述至少一个指定时间常数后，可以将该至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块，当通过该第一查表模块的输入端输入第一马赫数和第一流体密度后，可以通过该第一查表模块输出对应的第一时间常数，一般情况下，第一马赫数或第一流体密度发生改变时，所对应的第一时间常数通常也会改变；比如，如果至少一个指定时间常数以动态特性表表示，可以将该动态特性表导入至2‑D Lookup Table中，这样就可以根据被测流体的第一马赫数和第一流体密度插值得到对应的温度传感器的第一时间常数；如果该动态特性表中没有直接体现指定流体密度的具体数值，而是以指定流体密度与标准海平面条件下的流体密度ρ0之间的比值来体现，这时通常需要先计算第一流体密度与标准海平面条件下的流体密度ρ0之间的比值，再基于该比值和第一马赫数，插值得到对应的温度传感器的第一时间常数。

[0042] 步骤206，构建复域数学模型；复域数学模型用于基于接收到的第一流体温度和第一时间常数，输出被测流体的温度响应结果。

[0043] 上述复域数学模型可以是一阶惯性环节，即可以是一阶传递函数等，当然也可以是能实现同样功能的其他数学模型等；该复域数学模型的输入端可以输入上述第一流体温度，以及第一查表模块输出的第一时间常数，基于这些输入参数输出温度传感器针对该被测流体的温度测量结果，即上述温度响应结果。

[0044] 步骤S208，基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。

[0045] 基于上述得到的第一查表模块以及所构建的复域数学模型，可以确定温度传感器的模型，具体的，可以将第一查表模块的输出端与复域数学模型的输入端相连接，即可得到上述温度传感器的模型。

[0046] 上述温度传感器的模型创建方法，获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数；构建复域数学模型；复域数学模型用于基于接收到的第一流体温度和第一时间常数，输出被测流体的温度响应结果；基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。该方式中，第一查表模块可以根据被测流体的马赫数和密度，输出对应的时间常数，复域数学模型再基于该时间常数和流体温度，确定温度响应结果，即，这种基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器模型的方式综合考虑了被测流体的流速和密度，因而可以更加精确反映温度传感器的动态特性，进而满足对高精度温度传感器动态模型的需求。

[0047] 本发明实施例还提供了另一种温度传感器的模型创建方法，该方法在上述实施例方法的基础上实现；该方法重点描述构建复域数学模型的具体过程，以及基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型的具体过程，具体对应下述步骤S306至步骤S308；如图3所示，该方法包括如下步骤：

[0048] 步骤S302，获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；其中，每个指定时间常数与被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应。

[0049] 上述获取至少一个指定时间常数的过程可以通过下述步骤一至步骤三实现：

[0050] 步骤一，获取温度传感器的目标流场仿真模型，以及至少一组仿真模拟参数；其中，每组仿真模拟参数包括一指定马赫数和一指定流体密度。

[0051] 上述目标流场仿真模型可以理解为，在特定工况点进行流场仿真时的仿真分析结果与在同样工况点情况下的风洞试验结果之间的误差满足一定精度要求时的流场仿真模型；本实施例中，仿真模拟参数可以包括多组，每组仿真模拟参数通常包括一指定马赫数和一指定流体密度，比如，指定马赫数可以是0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5等，指定流体密度与标准海平面条件下的流体密度的密度比可以是0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等；在实际实现时，当需要获取至少一个指定时间常数时，通常需要先获取温度传感器的目标流场仿真模型，以及至少一组仿真模拟参数。

[0052] 上述获取温度传感器的目标流场仿真模型具体可以通过下述步骤A至步骤E实现：

[0053] 步骤A，获取温度传感器的初始流场仿真模型。

[0054] 该步骤A具体可以通过下述步骤a至步骤d实现：

[0055] 步骤a，接收用户发出的模型构建指令。

[0056] 步骤b，基于模型构建指令和预先获取到的温度传感器的产品参数，构建温度传感器的三维模型。

[0057] 上述模型构建指令可以理解为当用户需要构建温度传感器的三维模型时所发出的指令；上述温度传感器的产品参数通常包括温度传感器的相关设计参数，如结构参数、材料特性、敏感元件参数、环境应力及使用条件等信息；在实际实现时，可以通过三维建模软件，如CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)等建模软件接收上述模型构建指令及温度传感器的产品参数，在接收到该模型构建指令和产品参数后，可以基于该模型构建指令及产品参数，构建温度传感器的三维模型。

[0058] 步骤c，接收用户发出的模型导入指令和预设的导入参数。

[0059] 步骤d，基于模型导入指令和预设的导入参数，将温度传感器的三维模型导入至预设仿真软件中，得到与温度传感器的三维模型对应的初始流场仿真模型。

[0060] 上述模型导入指令可以理解为当用户需要将上述构建好的温度传感器的三维模型导入至预设仿真软件时所发出的指令；上述导入参数可以是用户设置的网格局部加密、网格尺寸设定等相关参数；上述预设仿真软件可以是流场仿真软件等，如FloEFD(一种流体传热分析软件)软件等；在实际实现时，可以基于接收到的模型导入指令和预设的导入参数，将温度传感器的三维模型导入至预设仿真软件中，以进行流场建模并绘制网格，得到上述初始流场仿真模型。

[0061] 步骤B，接收用户发出的仿真指令。

[0062] 步骤C，基于仿真指令和预设的仿真参数，对初始流场仿真模型进行仿真处理，得到仿真结果。

[0063] 上述仿真指令可以理解为用户发出的需要对初始流场仿真模型进行仿真的指令；在实际实现时，可以通过上述仿真软件接收用户发出的该仿真指令，以及用户所设置的仿真参数，其中，该仿真参数通常包括：计算域设置参数、网格划分参数、材料热物性参数和边界条件参数，当然，也可以根据实际需求设置其他仿真参数；在实际实现时，用户可以对初始仿真模型设置相应的仿真参数，然后发出仿真指令，以对该初始流场仿真模型进行仿真处理，得到仿真结果。

[0064] 步骤D，将仿真结果的时间常数，与预设试验结果的时间常数进行对比，得到时间常数的误差结果。

[0065] 上述预设试验结果可以是利用校准风洞对温度传感器进行动态热响应测试时所得到的试验结果；上述误差结果通常是仿真结果的时间常数与预设试验结果的时间常数之间的相对误差，比如，该相对误差的计算公式可以是：相对误差＝|仿真结果的时间常数‑预设实验结果的时间常数|/预设实验结果的时间常数*100％。在实际实现时，为了验证上述建立的温度传感器的流场仿真模型的准确性，可以利用校准风洞按照上述仿真响应试验的气流条件对温度传感器进行动态热响应测试，并将试验结果与仿真结果进行对比，确定误差结果。

[0066] 步骤E，如果时间常数的误差结果不符合预设误差阈值，继续执行获取温度传感器的初始流场仿真模型的步骤，直至时间常数的误差结果符合预设误差阈值，得到目标流场仿真模型。

[0067] 上述预设误差阈值通常是预先设置的相对误差阈值，比如，该相对误差阈值可以是5％或6％等，具体可以根据实际需求设置该预设误差阈值；在实际实现时，可以将上述误差结果与预设误差阈值进行比较，以确认上述误差结果是否符合精度要求，如果误差结果不符合预设误差阈值，通常会重复执行获取温度传感器的初始流场仿真模型的步骤，以调整所建立的温度传感器的三维模型，或者调整仿真分析前所设置的相关仿真参数，如计算域设置、网格划分、材料热物性参数设置、边界条件设置等相关参数，直至时间常数的误差结果符合预设误差阈值，这时可以认为所建立的温度传感器的流场仿真模型满足要求，即得到优化后的目标流场仿真模型。

[0068] 步骤二，针对每组仿真模拟参数，将该组仿真模拟参数输入至目标流场仿真模型，输出该组仿真模拟参数对应的指定时间常数。

[0069] 在实际实现时，可以将被测流体的马赫数依次由0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5，被测流体密度比ρ/ρ0(ρ0为标准海平面条件下的密度)依次由0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1来设定热流场仿真，基于验证后的目标流场仿真模型，对每组仿真模拟参数分别进行仿真实验，得到每组仿真模拟参数分别对应的指定时间常数。

[0070] 步骤三，基于每组仿真模拟参数对应的指定时间常数，确定至少一个指定时间常数。

[0071] 具体的，在得到每组仿真模拟参数对应的指定时间常数后，可以得到指定时间常数的集合，即为上述至少一个指定时间常数。

[0072] 步骤S304，将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数。

[0073] 步骤S306，构建复域数学模型为一阶惯性环节；一阶惯性环节的时间常数为第一时间常数。

[0074] 上述复域数学模型具体可以是1/(γs+1)，其时间常数γ即为上述第一查表模块输出的第一时间常数。

[0075] 步骤S308，将第一查表模块的输出端连接至复域数学模型的输入端，得到温度传感器的模型。

[0076] 将第一查表模块的输出端与复域数学模型的输入端连接，得到温度传感器的模型，即，第一查表模块输出的第一时间常数作为复域数学模型的其中一个输入数据，与另一个输入数据第一流体温度共同作为复域数学模型的输入，以通过复域数学模型输出被测流体的温度响应结果。

[0077] 上述温度传感器的模型创建方法，获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；其中，每个指定时间常数与被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应。将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数。构建复域数学模型为一阶惯性环节；一阶惯性环节的时间常数为第一时间常数。将第一查表模块的输出端连接至复域数学模型的输入端，得到温度传感器的模型。该方式中，由于第一查表模块可以根据被测流体的马赫数和密度，输出所对应的时间常数，复域数学模型可以再基于该时间常数和流体温度，确定相应的温度响应结果，即，基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器模型的方式综合考虑了被测流体的流速和密度，因此，可以更加精确反映温度传感器的动态特性，进而满足对高精度温度传感器动态模型的需求。

[0078] 为进一步理解上述实施例，下面提供如图4所示的一种铠装热电偶温度传感器的动态建模方法的流程图，具体实施步骤如下：

[0079] 步骤1:设计信息采集，根据铠装热电偶温度传感器的设计信息，如结构参数、材料特性、敏感元件参数、环境应力及使用条件等信息，建立CAD(Computer Aided Design)数字样机(对应上述温度传感器的三维模型)；

[0080] 步骤2:基于建立的CAD数字样机建立CFD(Computational Fluid Dynamics)数字样机(对应上述初始流场仿真模型)；

[0081] 步骤3:进行特定工况点仿真，即在特定工况点，运用建立的CFD数字样机进行热流场仿真分析，并与风洞试验结果进行对比验证，若模型不准确，重复步骤1到步骤3的过程并优化CAD、CFD数字样机模型，直至模型满足精度要求；

[0082] 步骤4:基于验证后的模型开展全工作包线内的热流场仿真，即开展全包线热流场仿真，获取温度传感器的动态特性；

[0083] 步骤5:确定通用温度传感器动态模型，为了使建立的动态模型能反映铠装热电偶温度传感器全工作包线内的真实动态特性，提出一种将铠装温度传感器动态模型等效为时间常数随着被测流体流动参数(马赫数Ma和密度ρ)变化的一阶传递函数的建模方案，如图5所示的一种铠装热电偶温度传感器的动态模型建模方案示意图，根据图5即可构建动态模型，其中，图5中，Ma为被测流体马赫数、ρ为被测流体密度、γ为基于Ma和ρ确定的时间常数、Treal为被测流体温度、Tsensor为动态模型输出温度。

[0084] 下面通过一个实际算例对上述步骤作进一步说明。首先，根据该铠装热电偶温度传感器的产品设计信息，同时考虑铠装热电偶温度传感器通过测温端感温敏感元件实现测温，因此对不影响传感器动态特性的连接结构、安装结构、电连接器结构以及刻字、倒角等特征进行简化，仅对测温端结构进行详细建模，建立的铠装热电偶温度传感器三维模型，如图6所示的一种铠装热电偶温度传感器CAD模型示意图。

[0085] 其次，基于图6中的铠装热电偶温度传感器CAD模型示意图，在热流体仿真软件FloEFD中建立温度传感器CFD数字样机热流场仿真分析模型，并进行如下假设：a)忽略与外部环境之间的辐射换热；b)在传感器外表面流动的介质热流密度恒定，忽略接触热阻；c)忽略通过测量引线等零部件的导热热损；d)近似认为热电极测温节点表面平均温度即为传感器的指示温度。

[0086] 此外，在进行热流场仿真分析前，还需要对CFD数字样机进行计算域设置、网格划分、材料热物性参数设置、边界条件设置。

[0087] (1)计算域设置

[0088] 将流体计算域设置为长方体沿气体流动方向大小设置为产品外廓尺寸的4倍，其他两个方向设置为产品外廓尺寸的3倍以上，获得流体计算域，如图7所示的一种铠装热电偶温度传感器CAD模型的计算域示意图。

[0089] (2)网格划分

[0090] 利用FloEFD软件进行网格划分，网格类型为分析结果较为精确的六面体网格。为保证足够的分析精度，在热电极壳体、热电偶丝等重要部位进行网格细化，获得计算域整体及传感器局部的网格划分情况，具体的，如图8所示的一种铠装热电偶温度传感器网格划分示意图，其中，图8(a)为整体网格划分示意图，图8(b)为测温端局部网格划分示意图。

[0091] (3)材料热物性参数设置

[0092] 对于该热电偶温度传感器而言，其导流管、导流盖、端盖的材料为高温合金GH3128，热电极壳体材料为高温合金GH3039，填充非金属材料为电熔氧化镁粉MgO，热电偶丝材料为镍铬KP‑镍硅KN，具体性能参数如表1所示的铠装热电偶温度传感器的材料热物性参数表。

[0093] 表1

[0094]

[0095] (4)边界条件设置

[0096] 将分析类型设置为外部流动。流场全局参数设置为：初始固体温度600℃、壁面粗糙度3.2μm；环境条件设置为：环境温度700℃、环境空气压力1atm、环境空气流速为0；流体入口设置为速度入口，流体温度700℃、根据试验要求设置不同的气流马赫数，参见图9所示的一种流体入口设置示意图。将求解类型设置为与时间相关的瞬态分析，动态监控各时间步目标表面的温升情况，计算过程中每隔0.05s记录一次结果。为保证输出结果的收敛性和平滑性，将计算子步设置为0.001s。

[0097] 第三，在铠装热电偶温度传感器的CFD数字样机模型中模拟传感器处于0.23Ma气流中，温度由600℃升至700℃时传感器动态响应过程。参见图10所示的一种测温节点表面平均温升曲线示意图，由图10可知，测温节点表面平均温度升至663.2℃时，所需的时间为3.65s，即仿真计算求得传感器时间常数γ为3.65s。

[0098] 同时，为了验证上述建立的铠装热电偶温度传感器的CFD数字样机模型的准确性，利用如图11所示的一种校准热风洞动态热响应测试装置示意图，按照上述仿真响应试验的气流条件对铠装热电偶传感器进行了动态热响应测试，通过试验测得铠装热电偶温度传感器的时间常数γ为3.49s。将试验结果与仿真结果进行对比，时间常数的相对误差为4.58％，试验结果与仿真分析结果较为吻合，可以认为建立的CFD数字样机模型满足要求。

[0099] 如图11所示，试验中将被测温度传感器安装在试验段，通过数据采集系统中的压力传感器和大气压力计读取气流总温、总压和静压，通过总温总压控制模块对总温总压进行控制，计算出气流马赫数，并用调节气阀控制气流流速，将校准风洞中气流马赫数调整至期望值，弹射机构用于产生阶跃的气流条件，可以通过温度控制显示系统显示该阶跃的气流条件，示波器、滤波器、万用表可以用于记录温度传感器响应曲线，取温度阶跃至63.2％对应的时间作为时间常数测试结果。

[0100] 第四，基于验证后的铠装热电偶温度传感器的CFD数字样机模型，被测流体马赫数Ma依次由0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5，被测流体密度比ρ/ρ0(ρ0为标准海平面条件下的密度)依次由0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1来设定热流场仿真，获得如表2所示的铠装热电偶温度传感器热流场仿真结果(仅给出部分结果)，表2中包括每组仿真模拟参数分别对应的指定时间常数。

[0101] 表2

[0102]

[0103]

[0104] 根据表2可得铠装热电偶温度传感器的动态特性表如表3所示。

[0105] 表3

[0106]

[0107] 最后，根据图5铠装热电偶温度传感器的动态模型建模方案，在Matlab/Simulink中建立铠装热电偶温度传感器的动态模型示意图，如图12所示，图12(a)为整体封装模块示意图，图12(b)为封装模块内部结构示意图；图12中，T为被测流体温度，Ma为被测流体马赫数，RHO为被测流体密度，T_MSR为动态模型的输出温度。

[0108] 为了验证提出的铠装热电偶温度传感器动态建模方法的有效性，以3次不同马赫数、不同温度条件下进行的校准热风洞阶跃响应试验数据来对建立的铠装热电偶温度传感器的动态模型进行验证。

[0109] 建立如图13所示的一种对比验证平台示意图。图13中，以实际校准风洞试验中被测流体的温度、马赫数、密度为动态模型的输入，并将实际铠装热电偶温度传感器的响应结果与动态模型的响应结果进行对比验证。

[0110] 第1次校准热风洞试验的条件如下：被测流体温度由276.9℃阶跃至342.2℃、马赫数为0.3、密度为0.573。参见图14所示的第1次校准热风洞试验数据对比验证结果示意图。图14中，黑实线为被测流体温度，点划线为真实传感器响应，虚线为动态模型响应。由图14可知，真实传感器的时间常数为3.32s，动态模型的时间常数为3.45s，时间常数的相对误差小于3.9％。

[0111] 第2次校准热风洞试验的条件如下：被测流体温度由187.8℃阶跃至256.5℃、马赫数为0.2、密度为0.666。参见图15所示的第2次校准热风洞试验数据对比验证结果示意图。图15中，黑实线为被测流体温度，点划线为真实传感器响应，虚线为动态模型响应。由图15可知，真实传感器的时间常数为4.24s，动态模型的时间常数为4.39s，时间常数的相对误差小于3.5％。

[0112] 第3次校准热风洞试验的条件如下：被测流体温度由130.6℃阶跃至180.8℃、马赫数为0.1、密度为0.778。参见图16所示的第3次校准热风洞试验数据对比验证结果示意图。图16中，黑实线为被测流体温度，点划线为真实传感器响应，虚线为动态模型响应。由图16可知，真实传感器的时间常数为5.17s，动态模型的时间常数为5.29s，时间常数的相对误差小于2.3％。

[0113] 通过上述对比验证分析，基于本申请中的模型创建方式所建立的铠装热电偶温度传感器的动态模型能反映真实温度传感器在不同流体参数下的动态特性，时间常数的最大相对误差小于3.9％。

[0114] 上述方式将提出的动态建模方法应用到某铠装热电偶温度传感器动态建模中，建立了该铠装热电偶温度传感器的动态模型，并通过阶跃响应试验数据验证了动态模型的有效性。该铠装热电偶温度传感器的动态建模方法，可以弥补现有建模方法未考虑被测流体的流速、密度、铠装保护套结构、感温元件尺寸等因素对时间常数γ影响的不足。

[0115] 本发明实施例提供了一种温度传感器的模型创建装置，如图17所示，该装置包括：第一获取模块170，用于获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；其中，每个指定时间常数与被测流体的一个指定马赫数和一个指定流体密度相对应；第二获取模块171，用于将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数；构建模块172，用于构建复域数学模型；
复域数学模型用于基于接收到的第一流体温度和第一时间常数，输出被测流体的温度响应结果；确定模块173，用于基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。

[0116] 上述温度传感器的模型创建装置，获取被测流体的第一马赫数、第一流体密度、第一流体温度和至少一个指定时间常数；将至少一个指定时间常数导入至预设查表模块中，得到第一查表模块；第一查表模块用于基于接收到的第一马赫数和第一流体密度，输出与第一马赫数和第一流体密度对应的第一时间常数；构建复域数学模型；复域数学模型用于基于接收到的第一流体温度和第一时间常数，输出被测流体的温度响应结果；基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器的模型。该装置中，第一查表模块可以根据被测流体的马赫数和密度，输出对应的时间常数，复域数学模型再基于该时间常数和流体温度，确定温度响应结果，即，这种基于第一查表模块和复域数学模型确定温度传感器模型的方式综合考虑了被测流体的流速和密度，因而可以更加精确反映温度传感器的动态特性，进而满足对高精度温度传感器动态模型的需求。

[0117] 进一步的，构建模块还用于：构建复域数学模型为一阶惯性环节；一阶惯性环节的时间常数为第一时间常数。

[0118] 进一步的，确定模块还用于：将第一查表模块的输出端连接至复域数学模型的输入端，得到温度传感器的模型。

[0119] 进一步的，第一获取模块还用于：获取温度传感器的目标流场仿真模型，以及至少一组仿真模拟参数；其中，每组仿真模拟参数包括一指定马赫数和一指定流体密度；针对每组仿真模拟参数，将该组仿真模拟参数输入至目标流场仿真模型，输出该组仿真模拟参数对应的指定时间常数；基于每组仿真模拟参数对应的指定时间常数，确定至少一个指定时间常数。

[0120] 进一步的，第一获取模块还用于：获取温度传感器的初始流场仿真模型；接收用户发出的仿真指令；基于仿真指令和预设的仿真参数，对初始流场仿真模型进行仿真处理，得到仿真结果；将仿真结果的时间常数，与预设试验结果的时间常数进行对比，得到时间常数的误差结果；如果时间常数的误差结果不符合预设误差阈值，继续执行获取温度传感器的初始流场仿真模型的步骤，直至时间常数的误差结果符合预设误差阈值，得到目标流场仿真模型。

[0121] 进一步的，第一获取模块还用于：接收用户发出的模型构建指令；基于模型构建指令和预先获取到的温度传感器的产品参数，构建温度传感器的三维模型；接收用户发出的模型导入指令和预设的导入参数；基于模型导入指令和预设的导入参数，将温度传感器的三维模型导入至预设仿真软件中，得到与温度传感器的三维模型对应的初始流场仿真模型。

[0122] 进一步的，仿真参数包括：计算域设置参数、网格划分参数、材料热物性参数、边界条件参数。

[0123] 本发明实施例所提供的温度传感器的模型创建装置，其实现原理及产生的技术效果和前述温度传感器的模型创建方法实施例相同，为简要描述，温度传感器的模型创建装置实施例部分未提及之处，可参考前述温度传感器的模型创建方法实施例中相应内容。

[0124] 本发明实施例还提供了一种电子设备，参见图18所示，该电子设备包括处理器180和存储器181，该存储器181存储有能够被处理器180执行的机器可执行指令，该处理器180执行机器可执行指令以实现上述温度传感器的模型创建方法。

[0125] 进一步地，图18所示的电子设备还包括总线182和通信接口183，处理器180、通信接口183和存储器181通过总线182连接。

[0126] 其中，存储器181可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non‑volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口183(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线182可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图18中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

[0127] 处理器180可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器180中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器180可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field‑Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器181，处理器180读取存储器181中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

[0128] 本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，该机器可执行指令促使处理器实现上述温度传感器的模型创建方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

[0129] 本发明实施例所提供的温度传感器的模型创建方法、装置和电子设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

[0130] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0131] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。