本發(fā)明涉及碲鋅鎘晶體生長質量監(jiān)管，具體是一種基于物聯(lián)網的碲鋅鎘晶體生長質量監(jiān)管方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、碲鋅鎘晶體是一種重要的碲鎘汞紅外探測器襯底材料，常用布里奇曼法生長，通過安瓿與生長爐中溫度場的相對運動實現(xiàn)定向冷卻結晶；作為直接可控的參數(shù)，溫度場可以通過合適的爐膛溫度分布和抽拉速率進行調整。溫度場對于晶體生長質量有著最重要的影響；溫度場的準確描述是一個復雜的傳熱問題，涉及傳導、對流和輻射三種傳熱機制以及它們之間的相互作用，碲鋅鎘晶體生長爐為圓柱腔體結構，其主要特點是它有一個雙溫區(qū)，爐子的上中段提供錠料熔化溫度，下段提供長晶后的保溫退火，中間是溫度梯度調節(jié)區(qū)；

2、但在通過安瓿與生長爐中溫度場的相對運動實現(xiàn)定向冷卻結晶的過程中如果溫度梯度不均勻，可能會導致晶體內部出現(xiàn)缺陷或生長不均勻的情況；其次，安瓿在溫度場進行運動時和溫度場形成的相對運動過程中需要精確控制安瓿在相對運動時的生長爐溫度場的相對運動溫度；因此，為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網的碲鋅鎘晶體生長質量監(jiān)管方法及系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網的碲鋅鎘晶體生長質量監(jiān)管方法及系統(tǒng)；

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：一種基于物聯(lián)網的碲鋅鎘晶體生長質量監(jiān)管方法，所述方法包括以下步驟：

3、步驟s1：基于布里奇曼法在生長爐部署傳感器，采集溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，通過溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)建立溫度場溫度云圖，進而建立動態(tài)生長模型；

4、步驟s2：根據(jù)動態(tài)生長模型實時分析獲取安瓿運動軌跡，并與溫度場溫度云圖進行相對運動的關聯(lián)，進而獲取溫度場相對運動模型；

5、步驟s3：基于溫度場相對運動模型獲取安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)，進而獲取對應的修正數(shù)據(jù)集；

6、步驟s4：設置修正數(shù)據(jù)集對應的修正指令，對修正數(shù)據(jù)集進行修正。

7、進一步地，所述基于布里奇曼法在生長爐部署傳感器，采集溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)的過程包括：

8、將生長爐進行結構映射獲取生長爐圓柱，所述生長爐圓柱包括生長爐上底面、生長爐下底面、高以及軸；所述生長爐上底面和所述生長爐下底面包括圓心和半徑；

9、將生長爐圓柱為上中下段，并獲取上中下段對應的上中段分割點和中下段分割點；以及在上中下段分別部署溫度點位，并標記為i，其中i＝1，2，...，j，且j取值為正整數(shù)；在上中段分割點、中下段分割點以及溫度點位部署溫度傳感器，用于采集對應的溫度數(shù)據(jù)；

10、其中，在上段部署開始溫度點位和中心溫度點位、在中段部署若干個中段溫度點位和若干個中心溫度點位以及在下段部署中心溫度點位和結束溫度點位；

11、在安瓿裝置上設置頭部位置節(jié)點和中心位置節(jié)點，并在所述頭部位置節(jié)點和中心位置節(jié)點分別安裝頭部位置傳感器和中心位置傳感器；所述頭部位置傳感器用于采集安瓿傾斜角；所述中心位置傳感器用于采集安瓿水平位置數(shù)據(jù)和垂直位置數(shù)據(jù)；

12、在所述中心位置節(jié)點安裝速度傳感器，用于采集安瓿相對速度數(shù)據(jù)；將安瓿傾斜角、安瓿水平位置數(shù)據(jù)、垂直位置數(shù)據(jù)以及安瓿相對速度數(shù)據(jù)整合生成安瓿運動數(shù)據(jù)集。

13、進一步地，所述溫度場溫度云圖建立過程包括：

14、設置溫度點位對應的切割高度，將各個溫度點位位于切割生長爐上底面對應的半徑上，以軸為臨界面根據(jù)切割高度進行生長爐圓柱切割獲取對應的切割生長爐下底面，進而獲取切割生長爐圓柱，并獲取切割生長爐圓柱體積，標記為溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域；將各個溫度點位對應的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域根據(jù)生長爐圓柱進行連接生成溫度場溫度云圖。

15、進一步地，所述動態(tài)生長模型的建立過程包括：

16、以中心位置節(jié)點為原點，以水平位置數(shù)據(jù)和垂直位置數(shù)據(jù)分別為橫坐標和縱坐標建立動態(tài)直角坐標系，將安瓿相對速度數(shù)據(jù)以原點為起點的方向進行表示；進而將動態(tài)直角坐標系映射到溫度場溫度云圖構建動態(tài)生長模型。

17、進一步地，所述安瓿運動軌跡的獲取過程包括：

18、以開始溫度點位為起始位置，設置開始采集時間點和采集周期，根據(jù)采集周期獲取各個溫度點位對應的采集時間點，基于動態(tài)生長模型實時獲取采集時間點對應的實時數(shù)據(jù)集，所述實時數(shù)據(jù)集包括中心位置節(jié)點所在的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域、溫度數(shù)據(jù)以及安瓿運動數(shù)據(jù)集；

19、根據(jù)安瓿運動數(shù)據(jù)集獲取安瓿運動軌跡；

20、即具體公式為：

21、

22、其中，xt和yt表示為安瓿在采集時間點t對應的安瓿運動軌跡；和表示為在采集時間點t對應的安瓿水平位置數(shù)據(jù)和垂直位置數(shù)據(jù)；t0和vt表示為開始采集時間點和在采集時間點t對應的安瓿相對速度數(shù)據(jù)，0為安瓿傾斜角。

23、進一步地，所述溫度場相對運動模型的獲取過程包括：

24、獲取采集時間點對應安瓿運動軌跡的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域，并獲取溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域對應的溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)安瓿運動軌跡所在的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域設置對應的溫度數(shù)據(jù)閾值范圍，并與對應的溫度數(shù)據(jù)進行對比；

25、若溫度數(shù)據(jù)存在溫度數(shù)據(jù)閾值范圍，則獲取下一個采集時間點，并獲取對應的安瓿運動軌跡，進而再次對安瓿運動軌跡所在的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域對應的溫度數(shù)據(jù)閾值范圍進行對比，直到采集時間點所在的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域對應的溫度數(shù)據(jù)不存在溫度數(shù)據(jù)閾值范圍，則將對應的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域標記為異常顯示區(qū)域；反之，則將對應的溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域標記為異常顯示區(qū)域；

26、獲取異常顯示區(qū)域對應安瓿運動軌跡的安瓿相對速度數(shù)據(jù)以及對應的溫度數(shù)據(jù)，將安瓿相對速度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)與安瓿運動軌跡進行耦合構建溫度場相對運動模型；

27、即具體公式為：

28、

29、其中，表示為異常顯示區(qū)域對應采集時間點t的溫度數(shù)據(jù)變化率；表示為溫度數(shù)據(jù)t對應的梯度；和表示為溫度數(shù)據(jù)在安瓿運動軌跡對應xt和yt的二階導數(shù)；γ表示為熱擴散系數(shù)。

30、進一步地，所述修正數(shù)據(jù)集的獲取過程包括：

31、根據(jù)溫度數(shù)據(jù)變化率獲取采集時間點對應的安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)；

32、即具體公式為：

33、

34、其中，t(t)表示為安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)；

35、將安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)與對應的異常顯示區(qū)域進行數(shù)據(jù)映射獲取異常顯示區(qū)域對應的修正數(shù)據(jù)集。

36、進一步地，設置修正數(shù)據(jù)集對應的修正指令，對修正數(shù)據(jù)集進行修正的過程包括：

37、對各個溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域設置對應的指令編碼，標記為#i，進而所述修正數(shù)據(jù)集對應的修正指令為(#i，t(t))，將修正數(shù)據(jù)集對應的修正指令發(fā)送至預設的溫度調控裝置，獲取指令編碼對應的異常顯示區(qū)域和安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)，進而對異常顯示區(qū)域對應的溫度調節(jié)到安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)，則修正完成。

38、進一步地，包括以下模塊：

39、采集部署模塊：用于基于布里奇曼法在生長爐部署傳感器，采集溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，通過溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)建立溫度場溫度云圖，進而建立動態(tài)生長模型；

40、數(shù)據(jù)關聯(lián)模塊：用于根據(jù)動態(tài)生長模型實時分析獲取安瓿運動軌跡，并與溫度場溫度云圖進行相對運動的關聯(lián)，進而獲取溫度場相對運動模型；

41、修正數(shù)據(jù)集生成模塊：用于基于溫度場相對運動模型獲取安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)，進而獲取對應的修正數(shù)據(jù)集；

42、修正模塊：用于設置修正數(shù)據(jù)集對應的修正指令，對修正數(shù)據(jù)集進行修正。

43、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

44、1、本發(fā)明通過基于布里奇曼法在生長爐部署傳感器，采集溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，通過溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)建立溫度場溫度云圖，進而建立動態(tài)生長模型；根據(jù)動態(tài)生長模型實時分析獲取安瓿運動軌跡，并與溫度場溫度云圖進行相對運動的關聯(lián)，進而獲取溫度場相對運動模型；通過根據(jù)溫度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)顯示區(qū)域對溫度數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控；可直觀觀察溫度場對應上中下段的溫度是否均勻，均勻的溫度有效地提高生長質量。

45、2、基于溫度場相對運動模型獲取安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)，進而獲取對應的修正數(shù)據(jù)集；設置修正數(shù)據(jù)集對應的修正指令，對修正數(shù)據(jù)集進行修正；有效地調控安瓿相對運動溫度數(shù)據(jù)，可以提高生長質量。