一种固液两相混合物均匀性的超声在线检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种固液两相混合物均匀性的超声在线检测方法及系统，在待测混合物的相对两侧分别布置带有第一阻尼块的第一超声传感器和带有第二阻尼块的第二超声传感器；检测过程如下：(1)第一超声传感器和第二超声传感器均处于自发自收模式，接收各自发射出的超声波信号反射回来的回波信号；(2)对第一超声传感器和第二超声传感器接收到的超声波回波信号进行数据分析和处理，通过计算与标准信号的差异来判断待测混合物的均匀性。与现有技术相比，能够进行快速、定量、在线检测，能实现非接触式在线检测；检测过程中传感器不需要移动、调整位置，具有较好的稳定性和可靠性，适用于恶劣的工业环境；对人体无害，且不会产生附加的不利影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业混合物混合过程检测领域，更具体地，涉及一种固液两相混合物均匀性的超声在线检测方法及系统。
技术介绍
固液两相混合物在建筑、食品、制药和航空航天等领域应用广泛，如药浆、混凝土、固体推进剂等。对制药企业来说，药浆的均匀性好坏将直接影响到成品药的药效，部分有副作用成分的均匀性更为重要。对于固体推进剂，均匀性直接影响固体推进剂的加工性能、力学性能和燃烧性能，进而影响火箭或者导弹的推力稳定性。对固液两相混合物均匀性的检测，目前大多数是在固液两相混合物的不同部位取样进行实验室化验分析，通过料浆的某项性能(如燃烧性能)或物理属性(如样品的密度)来间接评判混合效果，时效性极差，也无法提供精确有效的信息，无法对固液两相混合物在制备过程中产生的质量问题进行实时跟踪。近年来，在线检测技术得到广泛关注。在线检测技术在待测固液两相混合物中加入红外/可见光、γ射线、电磁和激光等激励信号，通过捕捉这类信号经过检测区域导致的变化进而表征待测固液两相混合物的特性。具有代表性的在线非接触式检测技术包括光学检测技术、放射线衰减检测技术、近红外分析技术(NIR)、工业层析成像检测(IPT)和电容检测技术等。在工业生产中，有大量的固液两相混合物呈现光不透明性，这使光学检测技术和近红外分析技术的应用受到限制。电容法具有安全可靠、成本低、非侵入和响应快等优点，但电容传感器存在检测场灵敏度分布不均匀问题，也不适用于具有导电性的固液两相混合物的检测。放射线因对人体有危害且使用不便等因素，一般不用于普通的工业环境。工业层析成像(如电阻层析成像和电阻抗层析成像)技术能够获取全面的断面信息，在过程监控和参数检测研究中得到了应用，但工业层析成像技术成本较高、技术复杂且对检测环境要求严格，使其难以推广使用。由于缺乏合适的固液两相混合物均匀性在线检测技术，无法实时获得其均匀性信息。当前为保证固液两相混合物的均匀性，业内普遍采用延长制备时间的方法来确保最终固液两相混合物均匀，但这样做往往是大大降低了生产效率，而最后的固液两相混合物的均匀性也得不到保证。同时随着连续生产技术的发展，固液两相混合物均匀性的在线检测已成为其必不可少的环节。在现有生产工艺和未来新技术发展的大背景下，迫切需要固液两相混合物的均匀性检测的新方法。
技术实现思路
为了克服现有技术中固液两相混合物均匀性检测的缺陷，本专利技术提供一种固液两相混合物均匀性的超声检测方法，实现固液两相混合物均匀性的快速、定量和在线检测。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种固液两相混合物均匀性的超声检测方法，该方法包括，在待测固液两相混合物的相对两侧分别布置带有第一阻尼块的第一超声传感器和带有第二阻尼块的第二超声传感器，第一超声传感器和第二超声传感器相向布置；第一阻尼块和第二阻尼块平行设置，且位于第一超声传感器和第二超声传感器之间；第一阻尼块和第二阻尼块的声阻抗均大于待测固液两相混合物的声阻抗；检测过程如下：(1)第一超声传感器发出的超声波依次穿过第一阻尼块、待测固液两相混合物，第一阻尼块对应的待测固液两相混合物界面以及第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射的超声波被第一超声传感器接收；第二超声传感器发出的超声波穿过第二阻尼块并被第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射，然后被第二超声传感器接收；(2)对第一超声传感器和第二超声传感器在步骤(1)中接收到的三个超声波信号进行数据分析和处理，通过计算与标准信号的差异来判断待测固液两相混合物的均匀性。进一步地，步骤(2)中，记录第一超声传感器接收的由第一超声传感器发射后经第一阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射回的第一个回波信号的最大幅值pr1、第一超声传感器接收的由第一超声传感器发射后经第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射回的第一个回波信号最大幅值pr2、第二超声传感器接收的由第二超声传感器发射后经第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射回的第一个回波信号的最大幅值pr3，共三个回波信号；检测上述三个回波信号在均匀混合状态下各自对应的幅值为其中k＝1、2、3；以上述三个回波信号在完全沉积时各自对应的幅值psk与之间的绝对差值为标定值，并将映射到[0.0，1.0]区间，如果则令由此得到待测固液两相混合物的均匀性表达式为 Hom j = 1 - Σ k = 1 3 | p r k - p r k ‾ p s k - p r k ‾ | / 3 ]]>其中，Homj代表第一超声传感器和第二超声传感器之间的检测区域内待测固液两相混合物的均匀度，其范围是0～1；当待测固液两相混合物完全沉积时，Homj＝0；当待测固液两相混合物混合均匀时，Homj＝1。进一步地，第一超声传感器和第二超声传感器组成检测对，多个该检测对设于待测固液两相混合物的不同位置，检测不同位置的均匀性，则待测固液两相混合物的均匀性表达式为： H o m = 1 - Σ j = 1 M { Σ k = 1 3 | p r j k - p 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固液两相混合物均匀性的超声在线检测方法，其特征在于，在待测固液两相混合物的相对两侧分别布置带有第一阻尼块的第一超声传感器和带有第二阻尼块的第二超声传感器，第一超声传感器和第二超声传感器相向布置；第一阻尼块和第二阻尼块平行设置，且位于第一超声传感器和第二超声传感器之间；第一阻尼块和第二阻尼块的声阻抗均大于待测固液两相混合物的声阻抗；检测过程如下：(1)第一超声传感器发出的超声波依次穿过第一阻尼块、待测固液两相混合物，第一阻尼块对应的待测固液两相混合物界面以及第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射的超声波被第一超声传感器接收；第二超声传感器发出的超声波穿过第二阻尼块并被第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射，然后被第二超声传感器接收；(2)对第一超声传感器和第二超声传感器在步骤(1)中接收到的三个超声波信号进行数据分析和处理，通过计算与标准信号的差异来判断待测固液两相混合物的均匀性。

【技术特征摘要】
1.一种固液两相混合物均匀性的超声在线检测方法，其特征在于，在待测固液两相混合物的相对两侧分别布置带有第一阻尼块的第一超声传感器和带有第二阻尼块的第二超声传感器，第一超声传感器和第二超声传感器相向布置；第一阻尼块和第二阻尼块平行设置，且位于第一超声传感器和第二超声传感器之间；第一阻尼块和第二阻尼块的声阻抗均大于待测固液两相混合物的声阻抗；检测过程如下：(1)第一超声传感器发出的超声波依次穿过第一阻尼块、待测固液两相混合物，第一阻尼块对应的待测固液两相混合物界面以及第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射的超声波被第一超声传感器接收；第二超声传感器发出的超声波穿过第二阻尼块并被第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射，然后被第二超声传感器接收；(2)对第一超声传感器和第二超声传感器在步骤(1)中接收到的三个超声波信号进行数据分析和处理，通过计算与标准信号的差异来判断待测固液两相混合物的均匀性。2.如权利要求1所述的超声在线检测方法，其特征在于：步骤(2)中，记录第一超声传感器接收的由第一超声传感器发射后经第一阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射回的第一个回波信号的最大幅值pr1、第一超声传感器接收的由第一超声传感器发射后经第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射回的第一个回波信号最大幅值pr2、第二超声传感器接收的由第二超声传感器发射后经第二阻尼块对应的待测固液两相混合物界面反射回的第一个回波信号的最大幅值pr3，共三个回波信号；检测上述三个回波信号在均匀混合状态下各自对应的幅值为其中k＝1、2、3；以上述三个回波信号在完全沉积时各自对应的幅值psk与之间的绝对差值为标定值，并将映射到[0.0，1.0]区间，如果则令由此得到待测固液两相混合物的均匀性表达式为 Hom j = 1 - Σ k = 1 3 | p r k - p r k ‾ p s k - p ...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹小斌，杨屹立，李锡文，梁建，何宇，沈宝君，孙志斌，史铁林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42