[发明专利]共振声混合中临界波动率确定、混合均匀性判定方法及系统

说明书

本发明公开了共振声混合中临界波动率确定、混合均匀性判定方法及系统，包括：按照时间顺序采集被混样本的共振声混合加速度，得到加速度样本集；将加速度样本集中的样本按照时间顺序划分为多个样本子集，每个样本子集中包含有N个连续加速度值；计算每个样本子集的加速度波动率，通过取样理化分析，确定被混样本混合均匀时对应的加速度波动率作为加速度临界波动率，对于待混试样，实时获取每个样本子集的加速度波动率，当出现连续k个加速度波动率小于或等于临界波动率时，k≥2，待混试样达到均匀状态，停止混合，本发明方法判定整个混合流场的均匀性，避免了局部采样和近红外等方法受到壁面、采样区域等对均匀性判定的影响。

技术领域

本发明属于物料混合度检测技术领域，涉及共振声混合均匀性检测，具体涉及一种共振声混合中临界波动率确定、混合均匀性判定方法及系统。

背景技术

共振声混合技术是近年来兴起的一种基于振动宏观混合和声场微观混合耦合作用的技术，其依托于共振声混合设备的低频(60Hz左右)、大加速度(100g，g＝9.8m/s²)往复振动。在低频大加速度振动条件下，被混物料发生流化，产生宏观振动混合涡；同时，大加速度振动在混合容器底部激励出声场(压力波)，声场在物料内部传播时对物料产生力偶作用，形成微尺度混合(尺度＜50um)。共振声混合由于其整场混合、没有桨叶介入、混合效率高等优势，在含能材料、食品、制药、化学共晶等方面得到广泛应用，相比传统混合方式，其混合效率可提升2-10倍。

与所有混合方式面临的问题相同，共振声混合同样面临混合均匀性评价问题，以准确判断混合终点，防止混合不足或过混合导致资源浪费。混合均匀性的表征方式有多种，包括直接的取样成分测试、取样电镜观察和间接的取样密度测试、取样硬度测试、取样色度测试等。然而，取样测试带来的问题主要有三个，第一为离线取样测试周期长，第二为取样测试的误差较大，第三为局部取样点用于整体混合均匀性的判定具有一定的局限性。

为了提高混合均匀性判定的效率和准确性，在线混合均匀性判定方法一直是科研人员努力的目标。现阶段，发展较好的在线混合均匀性判定方法为近红外光谱法，利用混合过程中物料状态不同而对近红外光谱反射和吸收的程度不同来判定均匀性，当光谱的反射和吸收参数一致时，认为混合均匀，该方法在制药行业应用较多。然而，近红外光谱法应用于一些工业场合也存在一定的条件限制，主要表现为三个方面。第一，近红外装置受环境影响较为敏感，其安装场合的噪音、温湿度、振动等要稳定，否则会影响测试准确性；第二，近红外的发射和接受装置必须要安装在距离被测物料表面2cm以内的距离，且需要使用蓝宝石玻璃视窗，这就造成了安装工序复杂，成本较高；第三，近红外光谱检测的均匀性仅反应物料表面，因为光线无法穿透物料内部，因此其检测可能会受蓝宝石玻璃视窗表面粘结不动物料的影响。

共振声混合的特点就是大加速度混合，该工艺在均匀性检测方面主要存在三个问题：第一，混合速度快，一般为10-20min，对于液相、粉体等材料，达到均匀的混合时间仅为数分钟或几十秒，因此离线检测对于判定均匀性极其不便；第二，混合过程容器为大振幅、大加速度振动，近红外装置安装不便，且测试准确性难以保证。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种共振声混合中临界波动率确定、混合均匀性判定方法及系统，解决了传统取样均匀性判定存在周期长、误差大以及在线方法存在安装条件苛刻、测试准确度受环境影响明显等不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

共振声混合中临界波动率确定方法，包括以下步骤：

步骤1，按照时间顺序采集被混样本的共振声混合加速度，得到加速度样本集；

步骤2，将加速度样本集中的样本按照时间顺序划分为多个样本子集，每个样本子集中包含有N个连续加速度值，第i个样本子集为{G_j,G_j+1,...,G_j+N-1}，j＝1,2,...,n+1-N，i＝j，N≥2，n为采样数量；