(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211394821.9 (22)申请日 2022.11.09 (71)申请人 武汉格蓝若智能技 术股份有限公司 地址 430000 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区光谷大道303号光谷 ·芯中心2- 07栋1803-1805室 (72)发明人 任波　张沙沙　夏治武　杨文峰　 邓兴　胡文韬　胡常洲　 (74)专利代理 机构 武汉蓝宝石专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 42242 专利代理师 谢洋 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G01N 21/03(2006.01) G01N 21/17(2006.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种光声 池优化方法及光声 池 (57)摘要 本发明提供一种光声池优化方法及光声池， 该方法包括： 构建谐振腔截面半径变化曲线模 型； 设定所述半径变化曲线模型的优化变量， 并 确定优化变量范围和每个优化变量的样本集， 基 于正交实验设计法得到所有优化变量的组合样 本集； 对所述组合样本集进行有限元仿真得到光 声池优化的目标参数， 将对应的优化变量和目标 参数合并为一个数据集； 基于预定代理模型和所 述数据集， 构建目标参数的近似数学模型； 基于 优化变量范围的约束和所述近似 数学模型， 对目 标参数品质因数、 池常数等进行优化。 通过该方 案可以简单、 快速对光声池参数进行优化， 方便 对所有目标参数组合进行仿真优化。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115438555 A 2022.12.06 CN 115438555 A 1.一种光声池 优化方法， 其特 征在于， 包括： 构建谐振腔截面半径变化曲线模型； 设定所述半径变化曲线模型的优化变量， 并确定优化变量范围和每个优化变量的样本 集， 基于正交实验设计法得到所有优化变量的组合样本集； 对所述组合样本集进行有限元仿真得到光声池优化的目标参数， 将对应的优化变量和 目标参数合并为 一个数据集； 基于预定代理模型和所述数据集， 构建目标参数的近似数 学模型； 基于优化变量范围的约束和所述近似数 学模型， 对目标参数进行优化。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述半径变化曲线模型为贝塞尔曲线模 型。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对所述组合样本集进行有限元仿真得 到光声池 优化的目标参数包括： 设置仿真的空间维度为二维轴对称， 物 理场选择热粘性声学、 频域， 研究选择特征频率 和频域， 建立 光声池的几何模型； 热源设置在光声池中心轴 线， 贯穿光声池对称轴上， 热源沿腔径向呈高斯分布， 边界条 件设置为 等温、 无滑 移； 网格划分时， 设置网格最大单元小于仿真声波最大波长的1/6， 在光声池轴线和边界设 置边界层网格。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于预定代理模型和所述数据集， 构 建目标参数的近似数 学模型包括： 基于二阶响应面模型， 构建响应面与变量的关系式： 式中， xi、 xj为优化变量， 、 、 分别为变量的一阶效应系数、 二阶效应系数、 交互作 用效应系数， 为误差响应,i、 j均为计数变量; 其中， 通过最小二乘法可以得到： 式中， W为响应面样本点矩阵,m、 n分别表示数据集个数、 所需优化变量个数； 且 ； 将数据集代入所述 二阶响应面模型， 得到目标参数的近似数 学模型。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于预定代理模型和所述数据集， 构 建目标参数的近似数 学模型还 包括： 根据所述预定代理模型拟合的相关系数判断拟合效果； 当相关系数小于预定值， 则增 加每个优化变量样本集的样本数量。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438555 A 26.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于优化变量范围的约束和所述近似 数学模型， 对目标参数进行优化包括： 通过库恩塔克 条件法求 解目标参数的最大值， 并对所述近似数 学模型进行归一 化； 基于所述近似数 学模型归一 化结果及设定的权 重因子， 构建目标参数的评价 函数： 式中， 为评价结果， 、 、 均为权重因子， 为目标参数近似数学模型归一 化结果， 为目标参数的最大值。 7.一种使用权利要求1所述光声池优化方法的光声池， 其特征在于， 至少包括外壳、 谐 振腔、 左缓冲腔、 右缓冲腔、 进气口、 出气口、 入射 光学窗口、 出射 光学窗口、 传声器孔； 所述谐振腔位于外壳中心， 左缓冲腔、 右缓冲腔、 进气口、 出气口、 入射光学窗口、 出射 光学窗口分别位于谐振腔两侧， 左缓冲腔和右缓冲腔通过谐振腔连通， 用于隔绝外界噪声； 进气口、 出气口分别设置于左缓冲腔、 右缓冲腔的上方， 且待测气体通过进气口排入， 通过出气口排出； 入射光学窗口、 出射光学窗口分别设置于左缓冲腔、 右缓冲腔的一端， 且激光通过入射 光学窗口入射、 通过 出射光学窗口出射； 传声器孔用于安装传声器， 设置在谐振腔中心， 传声器通过小孔与谐振腔相连； 其中， 谐振腔截面半径的变化通过曲线方程描述， 通过优化曲线方程的目标参数来对 光声池优化。 8.根据权利要求7所述的光声池， 其特征在于， 所述左缓冲腔和所述右缓冲腔的腔长等 于谐振腔 腔长的一半， 呈圆柱形， 腔半径大于谐振腔两端的截面半径； 所述传声器呈圆柱形， 固定 于谐振腔中心， 且通过小孔与谐振腔相连。 9.一种电子设备， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上 运行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6 任一项所述的一种光声池 优化方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被执行时实现如权利要求 1至6任一项 所述的一种光声池优化方法的步 骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438555 A 3