一种真空炉加热温度均匀性检测方法及系统与流程

本发明涉及真空热处理设备监测，尤其涉及一种真空炉加热温度均匀性检测方法及系统。

背景技术：

1、真空炉是高端制造领域的关键热处理装备，其炉膛内温度分布的均匀性直接决定工件的组织一致性、变形量和综合力学性能。为确保温度均匀性满足工艺要求，业内普遍采用炉温均匀性测试（tus），即在炉膛工作区内布设多支热电偶，于空载状态下模拟工艺温度曲线，记录各测点温度并计算最大温差。此外，为实现不停炉的在线评估，已有技术方案提出利用炉内多源传感器阵列采集温度、压力等多维信号，构建三维特征场并进行异常诊断。然而，上述方法均属于被动式监测，依赖炉膛自然状态下的信号变化进行分析，对于加热元件早期劣化、局部热屏蔽层轻微脱落等引起的热对称性隐性偏移，难以在宏观温差显现之前实现有效预警。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种真空炉加热温度均匀性检测方法及系统，旨在改善现有被动式监测手段难以在真空炉温度均匀性从热对称性隐性偏移发展到宏观温差超限之间实现早期诊断的问题。

2、第一方面，本发明提供了如下技术方案，一种真空炉加热温度均匀性检测方法，包括：

3、s1、在真空炉处于均匀温度基准状态下，向炉膛内执行一扫频式脉冲序列，同步获取各加热区的功率响应信号，生成多区基准响应谱；

4、s2、在日常诊断时，于相同温度条件下复现所述扫频式脉冲序列，同步获取各加热区的功率响应信号，生成多区实时响应谱；

5、s3、对所述多区基准响应谱和所述多区实时响应谱进行频域变换，提取各加热区在不同频段的频谱特征，并构建相邻加热区之间的频域响应同步性指标；

6、s4、获取炉体外部环境电信号，提取其频域特征，并据此从步骤三的频谱特征中剔除由外部环境波动引起的偏差分量，生成净偏差特征集；

7、s5、融合所述净偏差特征集和所述频域响应同步性指标，生成综合诊断指数，并根据该综合诊断指数判定当前温度均匀性状态。

8、第二方面，本发明提供以下技术方案，一种真空炉加热温度均匀性检测系统，所述系统包括：

9、基准响应生成模块，用于在真空炉处于均匀温度基准状态下，向炉膛内执行一扫频式脉冲序列，同步获取各加热区的功率响应信号，生成多区基准响应谱；

10、实时响应生成模块，用于在日常诊断时，于相同温度条件下复现所述扫频式脉冲序列，同步获取各加热区的功率响应信号，生成多区实时响应谱；

11、频域特征提取模块，用于对所述多区基准响应谱和所述多区实时响应谱进行频域变换，提取各加热区在不同频段的频谱特征，并构建相邻加热区之间的频域响应同步性指标；

12、噪声剔除模块，用于获取炉体外部环境电信号，提取其频域特征，并据此从所述频域特征提取模块提取的频谱特征中剔除由外部环境波动引起的偏差分量，生成净偏差特征集；

13、诊断判定模块，用于融合所述净偏差特征集和所述频域响应同步性指标，生成综合诊断指数，并根据该综合诊断指数判定当前温度均匀性状态。

14、本发明具有如下有益效果：

15、1、本发明中，通过主动施加扫频式脉冲序列作为激励信号，并对各加热区的功率响应进行频域变换与相邻区凝聚度分析，能够主动探测各加热区之间动态热耦合的对称性变化，在宏观温差尚未显现之前即可捕捉到热对称性的隐性劣化趋势，填补了被动式监测手段在热对称性偏移至宏观温差超限之间的诊断盲区，为真空炉温度均匀性提供了更具前瞻性的预警能力。

16、2、本发明中，采用扫频式脉冲序列作为扰动激励，利用频率变化探测不同时间尺度的热响应特性，无需等待各脉冲间炉膛恢复完全稳定即可执行连续测试，在保证诊断信息丰富性的同时显著缩短了在线诊断耗时。

17、3、本发明中，通过采集炉体外部环境电信号并进行频域噪声甄别，从各加热区的频谱特征中剔除由外部环境波动引起的偏差分量，有效避免了电网电压波动等外部干扰造成的温度均匀性误报，提高了诊断结果的可靠性。

18、4、本发明中，融合诊断阶段同时引入全局偏差度量与局部极值惩罚量，既反映炉膛整体的温度偏差水平，又防止个别加热区的严重劣化被整体平均值所掩盖，使综合诊断指数能够更全面地表征温度均匀性的真实状态。

1.一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在所述s1中，向炉膛内执行一扫频式脉冲序列，同步获取各加热区的功率响应信号，生成多区基准响应谱，包括：

3.根据权利要求2所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在所述s2中，生成多区实时响应谱，包括：

4.根据权利要求1所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在所述s3中，提取各加热区在不同频段的频谱特征，包括：

5.根据权利要求4所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在所述s3中，构建相邻加热区之间的频域响应同步性指标，包括：

6.根据权利要求1所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在所述s4中，生成净偏差特征集，包括：

7.根据权利要求1所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在所述s5中，生成综合诊断指数，包括：

8.根据权利要求1所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在所述s5中，根据该综合诊断指数判定当前温度均匀性状态，包括：

9.根据权利要求1所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，其特征在于，在步骤s5之后，还包括：

10.一种真空炉加热温度均匀性检测系统，其特征在于，用于权利要求1-9任一项所述的一种真空炉加热温度均匀性检测方法，所述系统包括：