固液懸浮體系下超聲波濃度測(cè)量技術(shù)進(jìn)展?

陳俊羽 張 樂(lè) 鮑 錦 曹秀華 任海東 付振曉陳 浩

(1 江蘇師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 江蘇省先進(jìn)激光材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 徐州 221116)

(2 廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司新型電子元器件關(guān)鍵材料與工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 肇慶 526020)

0 引言

監(jiān)測(cè)和控制顆粒懸浮物狀態(tài)是許多現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)之一。濃度則是監(jiān)測(cè)工業(yè)漿體的一個(gè)重要的物理參數(shù)，反映在制造行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其反映在處于我國(guó)戰(zhàn)略發(fā)展重要位置的電子元器件制造領(lǐng)域。例如隨著5G 的發(fā)展，在智能手機(jī)、航天、軍工等方面對(duì)多層陶瓷電容器(Multi-layer ceramic capacitors,MLCC)的需求都持續(xù)增長(zhǎng)[1]。而流延成型是MLCC 生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。在流延成型工藝流程中，陶瓷漿料性能決定流延素坯的均勻性及微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定電子陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量[2]，而漿料性能評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)則是其整體濃度的均一性[3-4]。因此漿料的濃度直接影響著產(chǎn)品器件的質(zhì)量。與此同時(shí)，河流和水庫(kù)等地表水體中的懸浮泥沙濃度是解決水利設(shè)計(jì)、水資源管理等工程問(wèn)題的最重要的水文數(shù)據(jù)之一[5]。因此漿體濃度的高精度測(cè)量在生產(chǎn)和勘測(cè)過(guò)程中舉足輕重，如何能夠快捷方便又準(zhǔn)確地測(cè)出漿體中固定成分的濃度成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。

1 基于超聲波傳感器的濃度檢測(cè)方法

超聲波是一種機(jī)械波，其頻率高于20 kHz，在工業(yè)應(yīng)用中常采用的頻率范圍是20 kHz～10 MHz。超聲波具有如下特性：(1) 適應(yīng)性強(qiáng)，能夠應(yīng)對(duì)不同的生產(chǎn)環(huán)境；(2) 功耗低，成本低；(3) 精度高，響應(yīng)速度快。根據(jù)超聲波在不同懸浮液中的衰減和傳播特性，目前主要分為超聲波衰減、超聲波聲速這兩種基于超聲波的懸浮液濃度測(cè)量方法，因此需要綜合考慮兩者針對(duì)不同漿料的變化響應(yīng)，選用合適的方法。

1.1 超聲波衰減

基于超聲波衰減的懸浮液濃度測(cè)量方法是目前使用較多的測(cè)量方式。波的吸收和散射是引起衰減現(xiàn)象的主要因素[6]。當(dāng)超聲波穿過(guò)漿體時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)因超聲波與漿體中的顆粒之間的相互作用而降低[7]。這種情況將超聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而間接降低了波信號(hào)的初始振幅[8]。被測(cè)液體中的懸浮顆粒物的含量與超聲波信號(hào)的衰減成正比，因此通過(guò)分析在線(xiàn)測(cè)量的衰減信號(hào)可以得到相應(yīng)的漿料體積百分濃度。在部署傳感器之前，要利用已知濃度的漿料對(duì)傳感器聲衰減進(jìn)行校準(zhǔn)，以防出現(xiàn)異常測(cè)量結(jié)果。

超聲衰減定義為[9]

式(1)中，P0表示初始位置處的聲壓，P表示聲波傳播了距離L后的聲壓；V0表示初始位置處的接收電壓，V表示聲波傳播了距離L后的接收電壓。

目前，已有學(xué)者根據(jù)超聲衰減原理得出不同懸浮液下的濃度-聲衰減關(guān)系曲線(xiàn)，如圖1所示。

圖1 不同的濃度-聲衰減關(guān)系圖Fig.1 The different charts of relationship between concentration and attenuation coefficient

1.2 超聲波聲速

與聲衰減不同的是，超聲波的傳播速度取決于介質(zhì)的密度和可壓縮性等特性[12]。因此，當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播速度與懸浮液的濃度有關(guān)，當(dāng)懸浮液中的顆粒發(fā)生變化時(shí)，超聲波的傳播速度也會(huì)因此發(fā)生改變。所以，可以通過(guò)測(cè)量超聲波在介質(zhì)中的傳播速度來(lái)間接測(cè)量懸浮液的濃度。

懸浮液的聲速由基于多重散射理論的濃度函數(shù)給出[13]，如下：

式(2)中，v0是純?nèi)芤褐械穆曀伲?是濃度，系數(shù)an由公式(3)組成：

其中，k為波數(shù)，r為粒子半徑，當(dāng)階數(shù)n=0 和n=1時(shí)：

2 超聲波濃度測(cè)量國(guó)內(nèi)外進(jìn)展

2.1 國(guó)內(nèi)

近年來(lái)，隨著材料科學(xué)、電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，超聲波技術(shù)包括新型換能器的開(kāi)發(fā)、流體超聲波特性、超聲波發(fā)射和接收以及超聲波信號(hào)處理技術(shù)都取得了很大的進(jìn)步[15-17]，從而促使國(guó)內(nèi)超聲波測(cè)量懸浮液濃度領(lǐng)域不斷前進(jìn)發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)此領(lǐng)域研究基于角度主要分成3類(lèi)。

一是根據(jù)超聲波在不同懸浮液中的傳播特性，改進(jìn)理論模型，探索聲衰減與濃度之間的關(guān)系。夏多兵等[10]利用低頻超聲波體積百分濃度小于25%、不同粒徑的石英砂懸浮液進(jìn)行非侵入式聲衰減測(cè)量，根據(jù)分析透射信號(hào)，證明了濃度測(cè)量方案的可行性。Gu 等[18]針對(duì)不同顆粒，10%懸浮液。在此基礎(chǔ)上，Huang 等[19]通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)單散射模型，利用40%。Yu等[20]考慮多重散射效應(yīng)的超聲散射衰減機(jī)制，為了解決水合物-水分散體的衰減預(yù)測(cè)問(wèn)題，提出了一種基于超聲衰減機(jī)理的模擬退火與遺傳算法相結(jié)合的反演算法，以解決反演計(jì)算中的不適定問(wèn)題。

二是通過(guò)補(bǔ)償算法解決環(huán)境參數(shù)對(duì)于聲衰減的影響。Zhan 等[21]將聯(lián)合區(qū)間偏最小二乘(Synergy interval partial least square,Si-PLS)模型結(jié)合超聲光譜與溫度補(bǔ)償模型，提出了通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒y(cè)量16?C～40?C 范圍內(nèi)多組分混合物濃度的新技術(shù)，以解決溫度對(duì)超聲信號(hào)的影響。之后，考慮到工業(yè)漿料中可能存在的氣泡同樣會(huì)對(duì)超聲信號(hào)有較大的影響，在此基礎(chǔ)上Zhan等[22]同樣利用此方法消除了單組分懸浮液濃度測(cè)量的氣泡效應(yīng)。

三是匹配最佳模型，提升測(cè)量精度。Zhan等[23]開(kāi)發(fā)出基于最小二乘支持向量機(jī)(Least square support vector machine,LS-SVM)和核偏最小二乘(Kernel partial least squares,KPLS)的超聲測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)，在低濃度條件下能針對(duì)多組分懸浮液中的顆粒濃度實(shí)現(xiàn)高精度在線(xiàn)測(cè)量。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)二元體系下懸浮液的濃度檢測(cè)方面取得了較好的進(jìn)展。但對(duì)于三元乃至多元體系下混合漿料濃度的測(cè)量研究較少，由于超聲波對(duì)漿料顆粒粒徑、形態(tài)、絮凝/凝聚以及對(duì)顆粒表面特性的影響，需要進(jìn)一步建模分析聲波在多元混合懸浮液中的衰減與各個(gè)物理參量的變化關(guān)系，建立適合多元體系下的懸浮液聲衰減-濃度模型。

2.2 國(guó)外

近年來(lái)，關(guān)于漿體濃度測(cè)量的國(guó)外相關(guān)研究文獻(xiàn)層出不窮，超聲測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速，Greenwood等[24]提出了一種簡(jiǎn)單的單頻超聲波測(cè)量技術(shù)，通過(guò)研究超聲波頻率與高嶺土漿液超聲衰減的關(guān)系，證明了超聲衰減與漿液濃度、超聲波頻率存在比例關(guān)系。Stolojanu 等[12]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)超聲信號(hào)不同濃度下特定粒徑顆粒的漿體的不同變化趨勢(shì)，證明了聲速和衰減各適用于不同濃度范圍的漿體。Greenwood 等[25]通過(guò)觀察超聲回波信號(hào)，研究了不同濃度漿體聲速的誤差，驗(yàn)證了超聲衰減方法的準(zhǔn)確性。Geier等[26]將超聲波速度和超聲波衰減與酵母和麥芽糖濃度建立聯(lián)系，在減少結(jié)果誤差情況下實(shí)現(xiàn)了測(cè)定酵母和麥芽糖濃度值，取代了以往用密度計(jì)和光學(xué)濁度儀相結(jié)合的測(cè)量方法。Krause等[27]利用多元線(xiàn)性回歸方法預(yù)測(cè)水溶液中麥芽糖的濃度，通過(guò)對(duì)各個(gè)溫度點(diǎn)使用不同多元回歸模型，可以預(yù)測(cè)不同溫度下的濃度。Greenwood[28]針對(duì)大型管道中的漿料設(shè)計(jì)了帶有聚焦功能的超聲換能器，提高了測(cè)量靈敏度的同時(shí)提高了信噪比。之后，Greenwood[29]利用超聲衍射光柵(Ultrasonic diffraction grating,UDG)技術(shù)成功表征20 wt%聚苯乙烯懸浮液的聲衰減。

目前國(guó)外學(xué)者研究聲信號(hào)與懸浮液的各個(gè)物理參量之間的變化關(guān)系，取得了突出的成果，并且通過(guò)改進(jìn)超聲換能器對(duì)低濃度的二元乃至多元懸浮液的濃度變化過(guò)程進(jìn)行了深入研究，但是針對(duì)高濃度懸浮液的濃度變化過(guò)程研究不足，距離廣泛應(yīng)用在工業(yè)懸浮液生產(chǎn)監(jiān)測(cè)方面還有一定的差距。

3 超聲波濃度在線(xiàn)測(cè)量技術(shù)

在漿料生產(chǎn)、儲(chǔ)存過(guò)程中，不同生產(chǎn)條件或環(huán)境，往往伴隨著理化反應(yīng)，發(fā)生物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)移和傳遞，其本身就存在大量的不確定性和非線(xiàn)性因素。過(guò)去，生產(chǎn)過(guò)程中通常采用的定時(shí)離線(xiàn)分析法由于時(shí)間滯后大，根本不能滿(mǎn)足隨時(shí)獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)的要求。在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)正是為了解決這類(lèi)變量的實(shí)時(shí)測(cè)量和控制問(wèn)題而逐漸發(fā)展起來(lái)的。超聲波濃度在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可直接測(cè)量漿體濃度，且無(wú)需停止生產(chǎn)過(guò)程；減少不合格產(chǎn)品，快速識(shí)別異常狀況減少不必要的資源消耗，使生產(chǎn)過(guò)程控制得更加理想。

3.1 超聲波濃度在線(xiàn)測(cè)量技術(shù)分類(lèi)

3.1.1 插入式超聲波濃度計(jì)

插入式超聲波濃度計(jì)是將濃度計(jì)的探頭浸入漿體當(dāng)中，通常需要在漿體容器上鉆孔，然后將濃度計(jì)固定在洞中，根據(jù)探頭發(fā)射-反射-接收的超聲波回波信號(hào)分析得出所檢測(cè)漿體的濃度值，精度較高，但安裝過(guò)程繁瑣復(fù)雜且工廠在安裝時(shí)必須斷管、停產(chǎn)。此外對(duì)于處于靜止?fàn)顟B(tài)的漿體進(jìn)行檢測(cè)會(huì)破壞其均勻性，且探頭長(zhǎng)時(shí)間接觸漿體易遭受腐蝕。插入式超聲波濃度計(jì)裝置示意圖如圖2(a)所示。

圖2 兩種超聲波濃度測(cè)量裝置示意圖Fig.2 The diagram of two ultrasonic concentration measuring devices

3.1.2 夾裝式超聲波濃度計(jì)

夾裝式超聲波濃度計(jì)是用兩個(gè)超聲波換能器將容器包夾起來(lái)，根據(jù)一端超聲波換能器發(fā)射，另一端超聲波換能器接收到的回波信號(hào)分析得出所檢測(cè)漿體的濃度值。相較于插入式超聲波濃度計(jì)精度較低，但安裝過(guò)程簡(jiǎn)單；因?yàn)槭欠墙佑|式，對(duì)于處于穩(wěn)定狀態(tài)的漿體進(jìn)行檢測(cè)不會(huì)破壞其均勻性；且工廠在安裝時(shí)無(wú)需斷管、停產(chǎn)，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求自由選擇高度進(jìn)行測(cè)量，是目前主要研發(fā)的超聲波濃度計(jì)類(lèi)型。夾裝式超聲波濃度計(jì)裝置示意圖如圖2(b)所示。

3.2 超聲波濃度在線(xiàn)測(cè)量濃度計(jì)應(yīng)用情況

超聲波濃度計(jì)廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)、造紙業(yè)、化工行業(yè)等，可測(cè)量多種參數(shù)。筆者調(diào)研使用了世界上兩款主流的超聲波在線(xiàn)濃度測(cè)量計(jì)，并與其他濃度測(cè)量領(lǐng)域的儀器進(jìn)行了對(duì)比。從適用性看，其能滿(mǎn)足大部分工業(yè)漿料種類(lèi)；從技術(shù)性看，其能針對(duì)不同的粒徑和溫度做出對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償，且靈敏度較高，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。表1為在線(xiàn)測(cè)量濃度計(jì)應(yīng)用的基本情況。其中測(cè)量濃度范圍會(huì)隨著近年來(lái)技術(shù)、設(shè)備更新而有所變化。

表1 固液懸浮體系濃度測(cè)量方法比較Table 1 Comparison of concentration measurement methods in the solid liquid suspension system

4 基于超聲波濃度測(cè)量的漿液混合過(guò)程監(jiān)控

傳感技術(shù)是工業(yè)4.0 中最重要的技術(shù)之一[30]。世界正在經(jīng)歷第四產(chǎn)業(yè)革命，其中數(shù)字技術(shù)，包括人工智能、機(jī)器人和物聯(lián)網(wǎng)都被用于改進(jìn)提升制造工藝的生產(chǎn)率、效率和可持續(xù)性[31]。數(shù)據(jù)收集和使用對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越重要。而漿液混合是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要環(huán)節(jié)之一。在聚合物、水泥和橡膠行業(yè)的材料制造中，最終產(chǎn)品的質(zhì)量取決于其混合程度[32]?；旌线^(guò)程中的漿液的濃度會(huì)不斷發(fā)生變化，因此實(shí)現(xiàn)漿料的混合監(jiān)控至關(guān)重要[33]。在陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)陶瓷漿料混合均勻性評(píng)估的最終目的是確定其存放周期，因而只有洞悉混合漿料的當(dāng)前濃度狀態(tài)，并判定剩余存放時(shí)間，才能夠合理調(diào)整漿料的優(yōu)先級(jí)順序，避免漿料失效。盡管存在流變測(cè)量、離心沉降測(cè)試、粒度分布測(cè)量以及zeta 電位分析表征方法，但除了從大型容器中獲取代表性樣品的困難之外，將樣品運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室和表征測(cè)試也需要時(shí)間。因此這幾種方法無(wú)法在漿料混合過(guò)程中實(shí)時(shí)反饋其狀態(tài)信息，所以仍需要更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控漿料混合過(guò)程。

Bamberger 等[9]通過(guò)在實(shí)驗(yàn)容器的不同高度安置侵入式超聲換能器來(lái)原位測(cè)量跟蹤混合漿料的濃度變化過(guò)程來(lái)反映漿料的沉降情況，對(duì)于一直沉積變化的漿體，不同高度的原位測(cè)量更直觀地體現(xiàn)出其混合過(guò)程中的濃度變化。Yucel等[34]在監(jiān)測(cè)油中糖晶體的混合、結(jié)塊和沉降的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)衰減會(huì)在到達(dá)穩(wěn)態(tài)值之前高于原始值的峰值，證明了該體系中超聲衰減與聚集狀態(tài)有關(guān)。Langlois 等[35]先利用聲速確定懸浮液中的顆粒濃度，再利用聲衰減進(jìn)一步分析懸浮液中聚集體形成的清晰特征，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明結(jié)合聲衰減和聲速可以得出懸浮液高精度的混合狀態(tài)。Hunter 等[36]在實(shí)驗(yàn)中利用聲學(xué)反向散射系統(tǒng)(Acoustic backscatter system,ABS)來(lái)測(cè)量低濃度情況下絮凝玻璃分散體的沉降過(guò)程，得到了較為直觀的濃度分布圖，見(jiàn)圖3(a)。相較于過(guò)去的設(shè)備，ABS 能夠通過(guò)單探頭來(lái)展現(xiàn)沿縱向深度懸浮液的濃度變化。在此基礎(chǔ)上，Bux等[37]繼續(xù)利用ABS 來(lái)進(jìn)行二氧化鈦懸浮液沉降的原位表征，對(duì)二氧化鈦顆粒的沉降速率進(jìn)行分析，同時(shí)以5 s 時(shí)間為步長(zhǎng)分析原始散射數(shù)據(jù)，得到了顏色濃度分布圖，見(jiàn)圖3(b)。Tonge 等[38]則發(fā)現(xiàn)隨著懸浮液的剖面濃度和深度的增加，多重散射效應(yīng)增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致ABS 測(cè)量值出現(xiàn)明顯偏差，如圖4 所示。他們提出了可以將單頻和雙頻反演相結(jié)合的方法應(yīng)用到ABS 測(cè)量上以減少誤差。

圖3 ABS 裝置濃度測(cè)量圖Fig.3 Concentration charts of ABS measurement

Bux 等[39]使用聲學(xué)反向散射技術(shù)來(lái)表征具有沖擊射流且用于核廢料處理的高活性?xún)?chǔ)罐中污泥懸浮液的混合、沉降。Hussain 等[40]通過(guò)測(cè)量反向散射電壓函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)核廢料懸浮液整體濃度的變化，并分析懸浮液中未絮凝的顆粒與絮凝顆粒造成超聲衰減差異原因。Li 等[41]成功采用分布式聲學(xué)傳感器(Distribution acoustic sensor,DAS)系統(tǒng)演示了固液流動(dòng)中的實(shí)時(shí)含砂量測(cè)量，其中通過(guò)檢測(cè)沙粒在沙水兩相流中撞擊管壁產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)測(cè)量0 wt.%～0.14 wt.%范圍內(nèi)的含砂量濃度。Bowler 等[42]分別研究了蜂蜜-水混合和面粉-水混合體系。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial neural network,ANN)、支持向量機(jī)(Support vector machine,SVM)、長(zhǎng)短時(shí)記憶(Long short term memory,LSTM)與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional neural networks,CNN)，以對(duì)混合狀態(tài)進(jìn)行分類(lèi)并預(yù)測(cè)兩個(gè)模型混合系統(tǒng)的混合完成剩余時(shí)間，從而判定懸浮液是否充分混合，并根據(jù)其現(xiàn)有狀態(tài)，來(lái)計(jì)算直到充分混合完成為止的剩余時(shí)間。

5 超聲波濃度測(cè)量技術(shù)展望

本文概述了不同測(cè)量固液懸浮體濃度的方式，并重點(diǎn)介紹了用于濃度測(cè)量的超聲波方法，詳細(xì)闡述了超聲波濃度傳感器的測(cè)量原理。因?yàn)橛糜诒O(jiān)控漿體濃度的在線(xiàn)超聲波濃度傳感器擁有非侵入、環(huán)保、廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)，正在成為監(jiān)視整個(gè)漿體制造、混合、沉降過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一。但是目前來(lái)看，在線(xiàn)超聲波濃度傳感器還無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)當(dāng)中，主要需要突破兩點(diǎn)技術(shù)難關(guān)。

濃度范圍受限制：過(guò)去的超聲波濃度測(cè)量裝置僅僅局限于濃度較小的懸浮液之中，目前已經(jīng)有學(xué)者通過(guò)改進(jìn)超聲衰減模型，提升超聲波硬件設(shè)備水平，相比于過(guò)去實(shí)現(xiàn)了較高濃度的測(cè)量，但其測(cè)量濃度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到主流工業(yè)生產(chǎn)的懸浮液的濃度，能夠測(cè)量的懸浮液種類(lèi)較少，離大規(guī)模應(yīng)用還有一定差距。

無(wú)法分析漿料整體狀態(tài)：僅憑當(dāng)前超聲技術(shù)難以從宏觀角度探測(cè)整個(gè)懸浮液的濃度狀況，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此不斷進(jìn)行研究，但其濃度測(cè)量范圍遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)懸浮液濃度水平。目前主流的設(shè)備只能通過(guò)定點(diǎn)插入或是外夾的方式檢測(cè)該高度下的濃度，通過(guò)該高度下的懸浮液漿料濃度去了解整個(gè)懸浮液漿液的狀態(tài)。然而由于懸浮液的特殊性質(zhì)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，均勻狀態(tài)下的漿料在陳化過(guò)程中會(huì)發(fā)生顆粒沉降，而不同粉體顆粒之間由于質(zhì)量、體積、表面積及團(tuán)聚程度等參數(shù)的差異，必然導(dǎo)致其沉降速率的差異，最終導(dǎo)致懸浮液漿料的濃度沿著高度軸不斷地處于變化中。

在固液懸浮液體系中，聲信號(hào)受介質(zhì)的組分、粒徑、溫度等各種因素的影響。目前還沒(méi)有一種技術(shù)可以測(cè)量所有這些參數(shù)，要處理這兩點(diǎn)關(guān)鍵性的問(wèn)題，僅靠當(dāng)前超聲技術(shù)無(wú)法解決。所以從宏觀出發(fā)，引入額外測(cè)量技術(shù)來(lái)補(bǔ)全參數(shù)，建立多點(diǎn)位、多數(shù)據(jù)分析懸浮液漿料整體狀態(tài)。多傳感器數(shù)據(jù)融合很可能成為未來(lái)過(guò)程監(jiān)控的重要方法。通過(guò)將不同種類(lèi)、不同位置的多個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)組合，以改進(jìn)過(guò)程分析，而不是通過(guò)單個(gè)傳感器輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，在構(gòu)建數(shù)據(jù)處理算法方面可以進(jìn)行額外的改進(jìn)，將現(xiàn)有濃度測(cè)量技術(shù)結(jié)合深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)工業(yè)懸浮液濃度狀態(tài)的變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)判定，從而推動(dòng)在線(xiàn)質(zhì)量控制和各種先進(jìn)控制策略的實(shí)施，使生產(chǎn)過(guò)程控制得更加理想。

如今，世界正在經(jīng)歷第四次工業(yè)革命，將數(shù)據(jù)和數(shù)字技術(shù)融入制造系統(tǒng)，需要合適的在線(xiàn)傳感器監(jiān)控關(guān)鍵參數(shù)，以提高生產(chǎn)力和效率，來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0 的優(yōu)勢(shì)。就目前來(lái)看，超聲波濃度在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)無(wú)論在經(jīng)濟(jì)角度，還是結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)的智能化監(jiān)測(cè)方面，在未來(lái)對(duì)整個(gè)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行宏觀控制、總體優(yōu)化都具有一定的優(yōu)勢(shì)。相信在不久的將來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)能在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用，減少不必要的消耗，提升工業(yè)效益。