一种控制陶瓷浆料沉降的检测装置和方法

本发明涉及陶瓷浆料检测，特别是涉及一种控制陶瓷浆料沉降的检测装置和方法。

背景技术：

1、目前，常用的进行陶瓷浆料沉降的检测方法包括沉降观察法、zeta电位法、流变测试法、多重光散射法和γ射线测试法等，比如zeta电位法就是通过测量颗粒表面zeta电位的大小来评估分散体系的分散稳定性，根据经典的双电层理论，离zeta电位等电点越远，浆料内颗粒间斥力越大，浆料也稳定，粘度也越小，而流变测试法需要在检测前对浆料进行搅拌，检测过程中需要计算表观粘度、塑性粘度、视切力等等多个参数量，还需要进行滤失量测定、转速转换、滞后圈绘图等操作，这些检测方法能够从一定程度上获得陶瓷浆料的状态信息，但是上述方法都存在一个共同的问题，即这些方法很难在确保测量精度和满足时效性的同时，能够从整体上获得浆料状态的数值表达，并且其评估成本较高。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种控制陶瓷浆料沉降的检测装置和方法，通过超声波换能器对陶瓷浆料进行检测，并通过计算出的陶瓷浆料的沉降高度数据对浆料容器进行调整，防止浆料沉降过度导致的浆料失效，能够快速精确地对陶瓷浆料进行沉降分析，不仅应用方便，并且检测结果准确高效。

2、第一方面，本发明提供了一种控制陶瓷浆料沉降的检测装置，所述装置包括：

3、依次相连的上位机、信号控制模块、超声波模块和浆料容器；

4、所述上位机，用于向所述信号控制模块发送特征波采集指令，接收所述信号控制模块发送的信号均值，根据所述信号均值计算得到所述浆料容器内陶瓷浆料的沉降高度，并根据所述沉降高度向所述浆料容器发送搅拌指令；

5、所述信号控制模块，用于根据接收到的所述特征波采集指令，向所述超声波模块发送超声波启动指令，采集超声回波信号，计算所述超声回波信号的信号均值，并将所述信号均值发送至所述上位机；

6、所述超声波模块，用于根据接收到的所述超声波启动指令，向所述浆料容器发射超声波信号和接收超声回波信号；

7、所述浆料容器，用于盛放陶瓷浆料，并根据接收到的所述搅拌指令对所述陶瓷浆料进行搅拌。

8、进一步地，所述信号控制模块包括互相连接的特征波算法模块、存储模块和信号调理模块；

9、所述特征波算法模块，用于按照超声波数量阈值对采集到的所述超声回波信号进行时间点划分，对所述时间点内的所述超声回波信号进行异常数据删除、幅值累加和平均值计算，得到各个所述时间点的回波信号均值，并将所述回波信号均值发送至所述信号调理模块；

10、所述信号调理模块，用于对接收到的所述回波信号均值进行放大、滤波和模数转换，生成信号均值，并将所述信号均值发送至所述存储制模块；

11、所述存储模块，用于存储所述超声回波信号和所述信号均值。

12、进一步地，所述上位机包括沉降高度计算模块；

13、所述沉降高度计算模块，用于根据所述信号均值计算得到所述陶瓷浆料的固体体积浓度和所述信号控制模块采集所述超声回波信号的平均速率，根据所述固体体积浓度和所述平均速率计算得到所述陶瓷浆料的沉积层固体质量，并根据所述沉积层固体质量计算得到所述陶瓷浆料的沉降高度。

14、进一步地，所述超声波模块包括第一超声波换能器、第二超声波换能器、第一金属板和第二金属板；

15、所述第一超声波换能器设置于所述浆料容器一侧的外壁；

16、所述第一金属板设置于所述浆料容器另一侧的外壁，且所述第一金属板的位置与所述第一超声波换能器的位置相对应；

17、所述第二超声波换能器设置在所述浆料容器的上方，与陶瓷浆料的液面位置等高，且垂直与所述浆料容器的底面中心；

18、所述第二金属板设置于所述浆料容器的底部内壁，且所述第二金属板的形状与所述底部内壁的形状适配贴合。

19、进一步地，采用如下公式计算所述固体体积浓度：

20、

21、式中，ρs为陶瓷浆料中的粉体颗粒的密度，ρw为陶瓷浆料中的水溶液的密度，c0为第一超声波换能器在一个时间点内的信号均值，c1为第二超声波换能器在一个时间点内的信号均值；

22、采用如下公式计算所述平均速率：

23、n＝β(αsρm)nexp(-αsρm)

24、式中，β为校准常数，ρm为混合均匀的陶瓷浆料密度；

25、采用如下公式计算所述沉积层固体质量：

26、

27、式中，αs0为第一超声波换能器得到的陶瓷浆料固体体积浓度，αs1为第二超声波换能器得到的陶瓷浆料固体体积浓度；

28、采用如下公式计算所述沉降高度：

29、

30、式中，s为浆料容器的底部面积。

31、进一步地，所述浆料容器的外侧设置有循环管道和容积泵；

32、所述循环管道竖向设置于所述浆料容器的外壁，且所述循环管道的两端分别与所述浆料容器的内部相连通，所述容积泵设置在所述循环管道上。

33、第二方面，本发明提供了一种控制陶瓷浆料沉降的检测方法，所述方法包括：

34、根据特征波采集指令生成超声波启动指令，以使超声波模块向浆料容器发射超声波信号和接收超声回波信号；

35、采集所述超声回波信号，并计算所述超声回波信号的信号均值；

36、根据所述信号均值，计算得到浆料容器内陶瓷浆料的沉降高度；

37、根据所述沉降高度生成搅拌指令，对所述陶瓷浆料进行搅拌。

38、进一步地，所述并计算所述超声回波信号的信号均值的步骤包括：

39、按照超声波数量阈值对采集到的所述超声回波信号进行时间点划分，并对所述时间点内的所述超声回波信号进行异常数据删除、幅值累加和平均值计算，得到各个所述时间点的回波信号均值；

40、对所述回波信号均值进行放大、滤波和模数转换，生成信号均值。

41、进一步地，所述根据所述信号均值，计算得到浆料容器内陶瓷浆料的沉降高度的步骤包括：

42、根据所述信号均值，计算得到所述浆料容器内陶瓷浆料的固体体积浓度，并根据所述固体体积浓度，计算得到接收所述超声回波信号的平均速率；

43、根据所述固体体积浓度和所述平均速率，计算得到所述陶瓷浆料的沉积层固体质量，并根据所述沉积层固体质量，计算得到所述陶瓷浆料的沉降高度。

44、进一步地，采用如下公式计算所述固体体积浓度：

45、

46、式中，ρs为陶瓷浆料中的粉体颗粒的密度，ρw为陶瓷浆料中的水溶液的密度，c0为第一超声波换能器在一个时间点内的信号均值，c1为第二超声波换能器在一个时间点内的信号均值；

47、采用如下公式计算所述平均速率：

48、n＝β(αsρm)nexp(-αsρm)

49、式中，β为校准常数，ρm为混合均匀的陶瓷浆料密度；

50、采用如下公式计算所述沉积层固体质量：

51、

52、式中，αs0为第一超声波换能器得到的陶瓷浆料固体体积浓度，αs1为第二超声波换能器得到的陶瓷浆料固体体积浓度；

53、采用如下公式计算所述沉降高度：

54、

55、式中，s为浆料容器的底部面积。

56、上述本发明提供了一种控制陶瓷浆料沉降的检测装置和方法。通过所述装置，能够对陶瓷浆料进行实时监控，快速准确地对陶瓷浆料进行沉降分析，从而实时反馈在浆料混合过程中的状态信息，不仅装置应用方便，并且检测过程快速高效，检测结果准确，能够满足mlcc产业发展的实际需求。