一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法和系统与流程

本发明涉及材料测试，尤其涉及一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法和系统。

背景技术：

1、再生橡胶产业自19世纪中叶诞生以来，质量评估长期沿用门尼粘度、拉伸强度、扯断伸长率等离线破坏性检测，需经混炼、硫化、制样等冗长流程。20世纪后期，碳黑填充橡胶的电学检测逐步兴起，直流低电压电阻法因装置简单成为传统实验室标准，但仅能获取稳态电阻值；交流阻抗谱法通过宽频扫描解析导电与极化机制，已成为当前主流高精度技术，然而单次测量耗时数十分钟且需精密电极接触，虽可结合智能传感器实现电极接触状态的实时监测与自适应调整，却仍难以适应产线快检需求；时域介电谱法虽可捕捉动态加工过程中的弛豫行为，但多用于科研而非质检，智能传感器融合的在线介电监测在工业层面的部署尚不成熟；微波谐振腔微扰法作为无损快检前沿技术，虽能实现非接触测量，却受样品形状与厚度制约严重。再生橡胶在轮胎、胶管等领域的规模化应用对逐批快速质检提出迫切需求。

2、因此，本发明提供一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法和系统。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法和系统，将热电复合探头的瞬态热导响应与稳态电流弛豫响应性进行融合，建立了再生橡胶质量评估的双模态电学指纹体系。利用碳黑网络与分子链极化在热激励和电激励下响应速度的天然差异，实现了碳黑骨架完整性与分子链活动性的并行表征，消除了单点电阻法因u型曲线歧义导致的欠再生与过再生相互误判。实现了快筛与精判两种模式的自适应切换，在保障评估准确性的前提下大幅提升了检测效率，使电导率检测升级为具备明确物理机理支撑的标准化质量评估手段。

2、第一方面，本发明提供一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法，包括：

3、步骤1：基于热电复合探头采集检测再生橡胶样品的瞬态检测数据以及稳态检测数据，确定瞬态检测流程以及稳态检测流程；

4、步骤2：获取再生橡胶样品的用途标签集合、用途标签集合中的每种用途标签的标准胶料数据、力学等级数据，采集每种用途标签的标准胶料数据中每个标准再生橡胶样品的瞬态检测数据以及稳态检测数据；

5、步骤3：基于每种用途标签的力学等级数据、标准胶料数据中每个标准再生橡胶样品的瞬态检测数据以及稳态检测数据，确定每种用途标签的用途评估数据、碳黑拟合函数、分子链拟合函数；

6、步骤4：获取并基于待评估再生橡胶样品的用途标签、所述用途标签的用途评估数据、碳黑拟合函数、分子链拟合函数，对待评估再生橡胶样品进行检测以及质量评估，确定待评估再生橡胶样品的等级标签。

7、根据本发明提供的一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法，步骤1，包括：

8、将热电复合探头以预设恒定压力值垂直压紧于检测再生橡胶样品表面，其中，热电复合探头至少包括同轴集成的四探针电极、微型帕尔贴元件以及温度检测元件；

9、基于热电复合探头中的温度检测元件，采集接触时间点下检测热电复合探头与橡胶样品接触面的接触温度值；

10、获取室内温度值，判断室内温度值和橡胶样品的接触温度值的温差是否大于预设温差值；

11、若所述温差大于等于预设温差值，在接触时间点之后的第一设定时间间隔内，向检测再生橡胶样品施加高频交流信号，基于设定瞬态采样频率采集瞬态检测数据，第一设定时间间隔结束后向检测再生橡胶样品施加直流阶跃电压，同时启动低速高精度adc，基于设定稳态采样频率采集稳态检测数据，其中，瞬态检测数据包括多个瞬态采样时间点的瞬态电流值、瞬态温度值，稳态检测数据包括多个稳态采样时间点的稳态电流值、稳态温度值；

12、若所述温差小于预设温差值，确定瞬态检测数据为空，在接触时间点之后向检测再生橡胶样品施加直流阶跃电压，同时启动低速高精度adc，基于设定稳态采样频率采集稳态检测数据。

13、根据本发明提供的一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法，步骤1，还包括：

14、基于瞬态检测数据中每两个相邻瞬态采样时间点的瞬态电流值、瞬态温度值，计算每两个相邻瞬态采样时间点中后一个相邻瞬态采样时间点的瞬态温度系数；

15、若瞬态温度系数小于预设温变阈值，判断所述瞬态温度系数对应的瞬态采样时间点的热驱动力不足，并确定所述瞬态温度系数对应的瞬态采样时间点的标记标签为无效，否则，确定所述瞬态温度系数对应的瞬态采样时间点的标记标签为保留；

16、基于瞬态检测数据中所有瞬态采样时间点的瞬态温度系数以及标记标签，绘制瞬态热导点图，其中，瞬态热导点图的横坐标为第一设定时间间隔内的瞬态采样时间点，纵坐标为瞬态温度系数，标记标签为无效的瞬态采样时间点在瞬态热导点图中的点为灰色，标记标签为保留的瞬态采样时间点在瞬态热导点图中的点为绿色；

17、将瞬态热导点图中所有绿色的点按瞬态采样时间点的时间顺序连接成曲线，确定瞬态热导曲线；

18、基于第一设定时间间隔内以及瞬态采样频率确定滑动窗口长度以及滑动步长，并确定瞬态热导点图的多个瞬态时间窗口；

19、基于瞬态热导点图、瞬态热导曲线，确定每个瞬态时间窗口的瞬态温度系数平均值以及窗口最大系数；

20、基于相邻瞬态时间窗口的瞬态温度系数平均值，确定两个相邻瞬态时间窗口的后一个相邻瞬态时间窗口的均值变化率；

21、基于相邻瞬态时间窗口的窗口最大系数，确定两个相邻瞬态时间窗口的后一个相邻瞬态时间窗口的最大系数变化率；

22、从第一个瞬态时间窗口开始，依次对每个瞬态时间窗口进行第一判断条件以及第二判断条件，将同时满足第一判断条件以及第二判断条件的第一个瞬态时间窗口标记为分子链激活起始窗口，将所述分子链激活起始窗口的前一个瞬态时间窗口内的所有瞬态采样时间点的中心标记为碳黑稳定结束时刻，并将所述分子链激活起始窗口的前一个瞬态时间窗口的瞬态温度系数平均值，作为瞬态碳黑自适应值，其中，第一判断条件为瞬态时间窗口的均值变化率的绝对值小于最大系数变化率的绝对值，第二判断条件为瞬态时间窗口的窗口最大系数小于等于所述瞬态时间窗口的下一个瞬态时间窗口的窗口最大系数，且瞬态时间窗口的瞬态温度系数平均值小于等于所述瞬态时间窗口的下一个瞬态时间窗口的瞬态温度系数平均值；

23、从瞬态热导曲线中识别峰点瞬态温度系数以及峰点瞬态采样时间点；

24、基于碳黑稳定结束时刻、峰点瞬态温度系数以及峰点瞬态采样时间点，确定瞬态分子链自适应值。

25、根据本发明提供的一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法，步骤1，还包括：

26、若稳态检测数据中第一连续指定数量个相邻两个稳态采样时间点的稳态温度值的温差均小于0.1℃，确定所述第一连续指定数量个相邻两个稳态采样时间点中的最晚稳态采样时间为充分热平衡时间点，并确定所述最晚充分热平衡时间点对应的稳态温度值为基准温度值；

27、基于稳态采样频率、稳态检测数据中每两个相邻稳态采样时间点的稳态电流值，确定每两个相邻稳态采样时间点中后一个稳态采样时间点的稳态电流变化率；

28、若连续第二连续指定数量个稳态采样时间点的稳态电流变化率低于预设稳态变化阈值，确定所述第二连续指定数量个稳态采样时间点的最晚稳态采样时间为回滚触发时间点，并停止稳态检测数据的持续采集；

29、对稳态检测数据中第一个稳态采样时间点到回滚触发时间点对应的稳态采样时间点之间的所有稳态电流值进行提取，确定稳态分析数据；

30、基于稳态分析数据、基准温度值，确定稳态分析数据中每个稳态采样时间点的基于基准温度值的校正电流值；

31、基于稳态分析数据中所有稳态采样时间点的校正电流值，绘制校正电流衰减曲线，其中，校正电流衰减曲线的横坐标为稳态分析数据中所有稳态采样时间点，纵坐标为校正电流值；

32、对校正电流衰减曲线进行kww拟合，确定稳态碳黑贡献值以及稳态分子链贡献值。

33、根据本发明提供的一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法，步骤2，包括：

34、获取再生橡胶样品的用途标签集合，获取用途标签集合中的每种用途标签的标准胶料数据、力学等级数据，其中，标准胶料数据包括与室内温度值温差大于预设温差值的多个标准再生橡胶样品，力学等级数据包括每个等级标签的力学要求数据；

35、确定每种用途标签的标准胶料数据中的每个标准再生橡胶样品为一个检测再生橡胶样品，采集每种用途标签的标准胶料数据中的每个标准再生橡胶样品的瞬态检测数据，确定每个标准再生橡胶样品的瞬态热导曲线、瞬态碳黑自适应值、瞬态分子链自适应值，同时，采集每种用途标签的标准胶料数据中的每个标准再生橡胶样品的稳态检测数据，确定每个标准再生橡胶样品的校正电流衰减曲线、碳黑电流贡献值、分子链电流贡献值；

36、对每种用途标签的标准胶料数据中的每个标准再生橡胶样品进行破坏性检测，确定每个标准再生橡胶样品的每个力学指标的性能值；

37、基于每种用途标签的力学等级数据以及标准胶料数据中的每个标准再生橡胶样品的所有力学指标的性能值，确定所述标准再生橡胶样品的等级标签。

38、根据本发明提供的一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法，步骤3，包括：

39、基于每种用途标签的标准胶料数据中的所有标准再生橡胶样品的碳黑电流贡献值以及等级标签，确定每种用途标签的每个等级标签的碳黑电流贡献区间；

40、基于每种用途标签的标准胶料数据中的所有标准再生橡胶样品的分子链点流贡献值以及等级标签，确定每种用途标签的每个等级标签的分子链流贡献区间；

41、基于每种用途标签的所有等级标签的碳黑电流贡献区间、分子链流贡献区间，确定每种用途标签的用途评估数据；

42、分别对每种用途标签的标准胶料数据中的每个标准再生橡胶样品的瞬态热导曲线、校正电流衰减曲线进行双指数函数拟合，确定每个标准再生橡胶样品的基于瞬态热导曲线的第一瞬态指数、第二瞬态指数以及基于校正电流衰减曲线的第一稳态指数、第二稳态指数；

43、计算每种用途标签的标准胶料数据中每个标准再生橡胶样品的第一瞬态指数、第一稳态指数的比值，作为所述标准再生橡胶样品的快组分时间常数，同时，计算每种用途标签的标准胶料数据中每个标准再生橡胶样品的第二瞬态指数和第二稳态指数比值，作为所述标准再生橡胶样品的慢组分时间常数；

44、分别基于每种用途标签的标准胶料数据中所有标准再生橡胶样品的快组分时间常数、慢组分时间常数，确定每种用途标签的快组分时间范围、慢组分时间范围；

45、若标准再生橡胶样品的快组分时间常数属于对应的用途标签的快组分时间范围，且慢组分时间常数属于对应的用途标签的慢组分时间范围，确定所述标准再生橡胶样品的趋势标签为一致，否则，确定所述标准再生橡胶样品的趋势标签为不一致；

46、基于每种用途标签的所有的标准再生橡胶样品的瞬态热导点图谱以及趋势标签构建检测可靠模型；

47、基于每种用途标签的所有趋势标签为一致的标准再生橡胶样品的瞬态碳黑自适应值、碳黑电流贡献值，确定每种用途标签的碳黑拟合函数，同时，基于每种用途标签的所有趋势标签为一致的标准再生橡胶样品的瞬态分子链自适应值、分子链电流贡献值，确定每种用途标签的分子链拟合函数。

48、根据本发明提供的一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估方法，步骤4，包括：

49、获取待评估再生橡胶样品的用途标签，确定待评估再生橡胶样品为一个检测再生橡胶样品；

50、采集待评估再生橡胶样品的瞬态检测数据，若瞬态检测数据不为空，基于瞬态检测数据确定待评估再生橡胶样品的瞬态热导曲线、瞬态碳黑自适应值、瞬态分子链自适应值；

51、将待评估再生橡胶样品的瞬态热导曲线输入到检测可靠模型中，若检测可靠模型的输出结果为可靠，基于待评估再生橡胶样品的瞬态碳黑自适应值以及碳黑拟合函数，确定待评估再生橡胶样品的碳黑电流贡献值，同时，基于待评估再生橡胶样品的瞬态分子链自适应值以及分子链拟合函数，确定待评估再生橡胶样品的分子链电流贡献值；

52、若检测可靠模型的输出结果为不可靠，采集待评估再生橡胶样品的稳态检测数据，确定待评估再生橡胶样品的碳黑电流贡献值、分子链电流贡献值；

53、基于待评估再生橡胶样品的用途标签、碳黑电流贡献值、分子链电流贡献值以及所述用途标签的用途评估数据，确定待评估再生橡胶样品的等级标签。

54、第二方面，本发明提供一种基于电导率检测的再生橡胶质量评估系统，包括：

55、检测模块：基于热电复合探头采集检测再生橡胶样品的瞬态检测数据以及稳态检测数据，确定瞬态检测流程以及稳态检测流程；

56、获取模块：获取再生橡胶样品的用途标签集合、用途标签集合中的每种用途标签的标准胶料数据、力学等级数据，采集每种用途标签的标准胶料数据中每个标准再生橡胶样品的瞬态检测数据以及稳态检测数据；

57、确定模块：基于每种用途标签的力学等级数据、标准胶料数据中每个标准再生橡胶样品的瞬态检测数据以及稳态检测数据，确定每种用途标签的用途评估数据、碳黑拟合函数、分子链拟合函数；

58、评估模块：获取并基于待评估再生橡胶样品的用途标签、所述用途标签的用途评估数据、碳黑拟合函数、分子链拟合函数，对待评估再生橡胶样品进行检测以及质量评估，确定待评估再生橡胶样品的等级标签。

59、与现有技术相比，本技术的有益效果如下：

60、将热电复合探头的瞬态热导响应与稳态电流弛豫响应性进行融合，建立了再生橡胶质量评估的双模态电学指纹体系。利用碳黑网络与分子链极化在热激励和电激励下响应速度的天然差异，实现了碳黑骨架完整性与分子链活动性的并行表征，消除了单点电阻法因u型曲线歧义导致的欠再生与过再生相互误判。实现了快筛与精判两种模式的自适应切换，在保障评估准确性的前提下大幅提升了检测效率，使电导率检测升级为具备明确物理机理支撑的标准化质量评估手段。