实验数据处理

news2024/11/19 19:42:27

来源

加热冷却温度实验，相同实验参数可能有一次或多次重复实验，一次实验中也可能有多次。如何分别每一次周期，并把每个周期的数据都分析出来，成为一个问题。
请添加图片描述

解决思想

想根据冷却后的平台划分不同周期，但是由于冷却介质温度不同，平台数值也不同，并且部分时间冷却为到出现平台就进行了加热，只是达到 threshold就加热。
根据相邻数据点的 difference 分别，但是当加热功率小冷却速度慢，采样频率高（200 Hz）相邻点的差值基本没有太大变化。
最终采取第 N 个点和 N+ Num 个点之间的斜率作为参考斜率，区分出加热过程冷却过程和稳态过程，并结合 peek 点进一步判断斜率是不是在加热阶段和冷却阶段。 Num20, 采样频率200Hz，实际只有0.1s。

实现过程

子文件夹及文件处理

由于实验数据在 ‘.mat’ 文件中，改文件在root目录下的二级目录中。

关于怎么获取改文件可以参考 Matlab 如何获取子文件夹或子子文件夹目录名与目录下文件名及其文件名判断。
关于怎么获取峰值参考 matlab所有峰值，局部最大
另外还有几个有用函数参考 matlab帮助： ischange, diff, findchangepts

划分实验


load(TemperatureMatFile, 'temperature_series');   	%  加载数据
Time = temperature_series(1,:);
T1   = temperature_series(3,:);

% TF = ischange(T1, 'mean', 'Threshold',10);
% pts=findchangepts(T1,'Statistic','linear','MinThreshold',30);

% T1_med = medfilt1(T1,7);						% 数据平滑
T1_med = transpose( smooth(T1,17) );
NumThreshold = 20;          % compare the N+NumThreshold with N for slope
T1_tmp = T1_med(NumThreshold+1 :end ) - T1_med(1:end-NumThreshold);
T1_slope = T1_tmp / (0.005*NumThreshold); % 0.005 for 200 Hz sampling rate
% T1_slope_smooth = medfilt1(T1_slope, 5);
T1_slope_smooth = transpose( smooth(T1_slope, 17) );



[pks,locs] = findpeaks(T1, 'MinPeakDistance', 1000, 'MinPeakHeight', 60) ; 		% 找到peek

ind_1 = 1;
ind_2 = ind_1;
if isempty(locs)			% .mat 文件没有存储加热到60度的话直接丢弃，返回空
    ExpResult = struct.empty;
    return;
end
for i = 1:length(locs)
    ind_1 = ind_2;				% 一个文件中有多次实验，前一个实验冷却结束时间是后一次加热备选区间
    ind_2 = locs(i);

    % heating section
    index = false(1,(length(T1)-NumThreshold));
    index(ind_1:ind_2) = true;												% 本次分析所提取的数据，针对一个文件中有多次实验
    % heating start below 25 degC are not guaranteed
    heat_start = find(T1(index)<25, 1, 'last')+ ind_1;         
    if isempty(heat_start)						 % 由于加热不一定每次都是从 25度开始加热，
        heat_start = find(T1_slope_smooth(index)>2, 1, 'first') + ind_1;  %这个 大于2  是绘制了 斜率曲线后 决定的，需要尝试
    end
    heat_stop    = find(T1(index)<60, 1, 'last') + ind_1;
    
    heat_time(i)    = Time(heat_stop) - Time(heat_start);
    heat_T(i,1)  = T1(heat_start);
    heat_T(i,2)  = T1(heat_stop);
    heat_ind(i,1)= heat_start;
    heat_ind(i,2)= heat_stop;
    
    
    % cooling section
    index = false(1,(length(T1)-NumThreshold));
    index(ind_2:length(T1)-NumThreshold) = true;
    cool_start = find(T1(index)<60, 1, 'first') +ind_2;
    
    index(ind_2:cool_start) = false;        % cooling stop point larger than cooling start
    % cooling to 25 degC are not guaranteed
    cool_stop  = find(T1(index)<25, 1, 'first') +cool_start;
    if isempty(cool_stop)			%  cooling没有冷却到25度时 通过斜率判断是否稳定，0.2也是绘制斜率曲线后决定的。
        cool_stop  = find(T1_slope_smooth(index)<0.3 & T1_slope_smooth(index)>0.2, 1, 'first') +cool_start;
        if isempty(cool_stop)		% 如果没有 0.3  0.2之间的数，再次改变选取精度范围
            cool_stop  = find(T1_slope_smooth(index)<0.3 & T1_slope_smooth(index)>0, 1, 'first') +cool_start;
        end
    end
    
    cool_time(i)  = Time(cool_stop) - Time(cool_start);
    cool_T(i,1)  = T1(cool_start);
    cool_T(i,2)  = T1(cool_stop);
    cool_ind(i,1)= cool_start;
    cool_ind(i,2)= cool_stop;

    ind_2 = cool_stop;
      


% idx = heat_ind(i,1):heat_ind(i,2);
% plot(idx, T1(idx), '--r', 'LineWidth', 1.2);
% idx = cool_ind(i,1):cool_ind(i,2);
% plot(idx, T1(idx), '--b', 'LineWidth', 1.5);
% disp('---')
% pause(0.5)


end