[发明专利]一种多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统

权利要求书

1.一种多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统，其特征在于，包括：超声波发射模块、回波处理模块与高速采集模块、PCI通信模块、磁力搅拌装置、PC上位机以及数据处理模块；换能器固定在换能器固定支架上的玻璃管内，微控制器控制换能器驱动模块发射多路不同频率的超声波，检测被所述磁力搅拌装置搅动的悬浊液，超声波回波信号经所述回波处理模块后被FPGA控制的高速采集模块采集，采集的信号通过PCI通信模块发送到PC上位机，所述数据处理模块对浓度和粒径进行分析，得到浓度和粒径检测结果。

2.根据权利要求1所述的多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统，其特征在于，所述磁力搅拌装置包括：磁力搅拌器、多探头非接触式水槽；

所述磁力搅拌器主要由直流减速电机、外磁铁和带磁性的搅拌子组成；

所述多探头非接触式水槽主要由上有机玻璃水槽、下有机玻璃水槽和有机玻璃圆管组成；所述上有机玻璃水槽的外壁黏贴多个有机玻璃圆管，所述下有机玻璃水槽底部放置所述直流减速电机，所述外磁铁安装在直流减速电机的电机轴上，所述带磁性的搅拌子设置在上有机玻璃水槽底部，且位于所述直流减速电机正上方。

3.根据权利要求1所述的多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统，其特征在于，所述回波处理模块包括限幅电路、前置放大电路、二阶带通滤波电路；所述高速采集模块包括AD高速采集模块、高速数据缓存模块；所述限幅电路、前置放大电路、二阶带通滤波电路、AD高速采集模块以及高速数据缓存模块依次连接。

4.根据权利要求1所述的多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统，其特征在于，所述数据处理模块采用声速、声衰减和浓度的三维参数融合后的曲面拟和函数对浓度进行检测，其函数表达式如下：

S(V，A)＝p₁+p₂V+p₃T+p₄V²+p₅VT+p₆T²；

式中，p₁、p₂…p₆分别为待拟合求解的参数，V和T分别为速度和声衰减；

所述数据处理模块采用基于ECHA“长波区”简化模型提出的基于声衰减谱的径向基神经网络粒度预测模型和基于声谱图的LeNet-5粒度预测模型对粒径进行检测。

5.根据权利要求1所述的多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统，其特征在于，所述换能器分别为中心频率是1MHZ、2.5MHZ和5MHZ的收发一体式插入式水声换能器。

6.根据权利要求1所述的多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统，其特征在于，所述超声波发射模块的微处理器为STM32F103芯片，产生脉冲，所述换能器驱动模块驱动场效应晶体管产生-350V的高压脉冲，经由阻抗匹配驱动换能器。

7.根据权利要求1所述的多频段超声波悬浊液浓度和粒径检测系统，其特征在于，所述数据处理模块需要输入不同频率的超声波回波数字信号。