自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，它包括測距傳感器、核心處理器、固定桿、滑動(dòng)電機(jī)、換能器和超聲電源；其中，滑動(dòng)電機(jī)，可滑動(dòng)地安裝在固定桿上；測距傳感器，其信號輸出端與核心處理器的輸入端相連接，并且固定連接在換能器上，用于采集測距傳感器本身到水下構(gòu)建物表面的距離信號并將其傳遞給核心處理器；核心處理器，其信號輸出端與滑動(dòng)電機(jī)相連接，用于接收測距傳感器傳遞的距離信號并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號控制滑動(dòng)電機(jī)相對固定桿滑動(dòng)。本發(fā)明可以使換能器與構(gòu)建物表面始終保持適當(dāng)?shù)木嚯x，避免出現(xiàn)換能器的前端在清洗過程中與構(gòu)建物撞擊或卡住等現(xiàn)象，達(dá)到了保護(hù)裝置的目的。
【專利說明】自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，屬于超聲清洗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水利工程關(guān)乎國計(jì)民生。諸如壩、堤、水閘、進(jìn)水口、渠道等水工建筑物，由于常年使用的原因，無法避免會(huì)出現(xiàn)自然老化。另外受承重、水下高壓、水質(zhì)和其他生化作用等因素的影響，建筑物表體會(huì)出現(xiàn)損傷、裂縫等破壞，如不及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)和恢復(fù)，可能會(huì)引起工程事故，帶來不必要的災(zāi)難。目前已有成熟的技術(shù)能夠?qū)Υ怂聵?gòu)建物的損傷進(jìn)行修復(fù)，但另一個(gè)要解決的問題是，水工建筑物由于長時(shí)間工作于水下，其表面會(huì)沉積大量水垢，另外還有許多水生生物附著其上，不僅隱匿了構(gòu)建物的傷痕，也阻止修補(bǔ)工作的進(jìn)行。因此，水下構(gòu)建物表面的清洗問題急需解決。
[0003]傳統(tǒng)的水下構(gòu)建物清洗方法主要是依靠人工進(jìn)行機(jī)械性清洗。若是進(jìn)行停工檢修，則需將水先排空再進(jìn)行清洗維護(hù)工作，此舉不僅工程量大，需耗費(fèi)了大量的人力、物力，成本代價(jià)高，而且停工必然帶來各方面效益的損失，不適合于經(jīng)常性維護(hù)；若是在有水環(huán)境下，依靠人員下水清洗，一則工作人員在水下工作時(shí)間有限，二則清洗效率比較低。因而，傳統(tǒng)的清洗方式面臨許多難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，它可以使換能器與構(gòu)建物表面始終保持適當(dāng)?shù)木嚯x，避免出現(xiàn)換能器的前端在清洗過程中與構(gòu)建物撞擊或卡住等現(xiàn)象，達(dá)到了保護(hù)裝置的目的。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，它包括測距傳感器、核心處理器、固定桿、滑動(dòng)電機(jī)、換能器和超聲電源；其中，
滑動(dòng)電機(jī)，可滑動(dòng)地安裝在固定桿上；
換能器，其與滑動(dòng)電機(jī)固定連接；
超聲電源，其輸出端與換能器相連接，用于產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號并控制換能器；
測距傳感器，其信號輸出端與核心處理器的輸入端相連接，并且固定連接在換能器上，用于采集測距傳感器本身到水下構(gòu)建物表面的距離信號并將其傳遞給核心處理器；
核心處理器，其信號輸出端與滑動(dòng)電機(jī)相連接，用于接收測距傳感器傳遞的距離信號并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號控制滑動(dòng)電機(jī)相對固定桿滑動(dòng)。
[0006]進(jìn)一步，所述測距傳感器上設(shè)置有防水裝置。
[0007]進(jìn)一步，所述固定桿具有齒槽，所述滑動(dòng)電機(jī)上具有與齒槽相配合的齒輪，滑動(dòng)電機(jī)通過齒輪與齒槽的配合可滑動(dòng)地安裝在固定桿上。
[0008]進(jìn)一步，所述超聲電源主要由依次連接的SG3525芯片、驅(qū)動(dòng)電路和功率放大電路組成。
[0009]更進(jìn)一步，核心處理器上設(shè)置有串行接口，核心處理器通過串行接口與測距傳感器連接。
[0010]采用了技術(shù)方案后，換能器上固定有測距傳感器，在使用時(shí)，核心處理器通過監(jiān)測測距傳感器的信號控制滑動(dòng)電機(jī)在固定桿上滑動(dòng)，滑動(dòng)電機(jī)與換能器固定連接，從而自動(dòng)調(diào)整換能器的位置，使得換能器的前端與構(gòu)建物表面始終保持適當(dāng)?shù)木嚯x，這樣就可以避免出現(xiàn)換能器的前端在清洗過程中與構(gòu)建物撞擊或卡住等現(xiàn)象，達(dá)到了保護(hù)裝置的目的；
超聲清洗基于超聲空化原理，任何液體在其靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都會(huì)不可避免地在液體中融入一些氣體，這些氣體在液體中的存在形式就是許許多多微小的氣泡，稱為“氣核”。當(dāng)液體在超聲波的作用下，這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，從而在交替正負(fù)壓強(qiáng)下受到壓縮和拉伸。在氣泡被壓縮直至崩潰的一間，會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊，一般瞬時(shí)壓力可高達(dá)幾十兆帕至上百兆帕；此外，氣泡崩裂處的局部溫度也會(huì)急劇上升，利用產(chǎn)生的高溫和高壓可以較容易地清洗掉構(gòu)建物表面的難溶物；超聲電源產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號并控制換能器，在超聲驅(qū)動(dòng)信號的作用下，在水中產(chǎn)生超聲空化作用，剝落構(gòu)建物上的污垢，達(dá)到最佳的清洗效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]一種自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，它包括測距傳感器1、核心處理器2、固定桿3、滑動(dòng)電機(jī)4、換能器5和超聲電源6 ;其中，
滑動(dòng)電機(jī)4，可滑動(dòng)地安裝在固定桿3上；滑動(dòng)電機(jī)4可以采用型號為42BYGH801的電機(jī)，步矩角為1.8度，相電壓為12V，相電流為0.4A，相電阻為30 Ω，靜力矩為5320g cm,定位力矩為280g cm ;滑動(dòng)電機(jī)4的齒輪受核心處理器2控制正反轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滑動(dòng)電機(jī)4相對固定桿3移動(dòng)。
[0014]換能器5，其與滑動(dòng)電機(jī)4固定連接；換能器5的前端聚焦長度為28cm，鋼體金屬外殼，較好的耐壓性和散熱性，變幅桿采用不銹鋼鋁合金材料。
[0015]超聲電源6，其輸出端與換能器5相連接，用于產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號并控制換能器5 ；
測距傳感器1，其信號輸出端與核心處理器2的輸入端相連接，并且固定連接在換能器5上，用于采集測距傳感器I本身到水下構(gòu)建物表面的距離信號并將其傳遞給核心處理器
2;測距傳感器I可以采用ZYT-0100激光測距傳感器，其響應(yīng)時(shí)間快，測量精度可達(dá)毫米級另O，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域檢測控制，且輸出為開關(guān)量或電平信號。
[0016]核心處理器2，其信號輸出端與滑動(dòng)電機(jī)4相連接，用于接收測距傳感器I傳遞的距離信號并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號控制滑動(dòng)電機(jī)4相對固定桿3滑動(dòng)；核心處理器2可以采用單片機(jī)MSP430F149，它使用3.3V直流電壓供電，而且以低功耗高速度為特點(diǎn)，進(jìn)一步降低了電源的功耗。
[0017]測距傳感器I上設(shè)置有防水裝置。[0018]固定桿3具有齒槽，所述滑動(dòng)電機(jī)4上具有與齒槽相配合的齒輪，滑動(dòng)電機(jī)4通過齒輪與齒槽的配合可滑動(dòng)地安裝在固定桿3上。
[0019]超聲電源6主要由依次連接的SG3525芯片、驅(qū)動(dòng)電路和功率放大電路組成；驅(qū)動(dòng)電路采用IR2110芯片以驅(qū)動(dòng)功放中的MOS管，功率放大電路為D類半橋式功放，采用的兩個(gè) MOSFET 型號為 IRF840。
[0020]核心處理器2上設(shè)置有串行接口，核心處理器2通過串行接口與測距傳感器I連接；串行接口可以采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)的串行接口。
[0021]本發(fā)明的工作原理如下:
使用時(shí)，首先將固定桿3的前端頂在要清洗的構(gòu)建物上，打開測距傳感器1、核心處理器2和滑動(dòng)電機(jī)4的電源開關(guān)，調(diào)整換能器5的位置，使得換能器5的前端與構(gòu)建物表面的距離為0.5cm，接著打開超聲電源6的總開關(guān)，開始對構(gòu)建物表面進(jìn)行清洗，在工作過程中，核心處理器2接收測距傳感器I的信號，經(jīng)過處理再輸出信號給滑動(dòng)電機(jī)4，從而控制滑動(dòng)電機(jī)4的移動(dòng)，因?yàn)榛瑒?dòng)電機(jī)4與換能器5固定連接，所以換能器5也隨著滑動(dòng)電機(jī)4移動(dòng)，從而使得換能器5的前端與構(gòu)建物表面始終保持0.5cm的距離，這樣就可以避免在清洗過程中換能器5的前端與構(gòu)建物撞擊或卡住等現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0022]超聲清洗基于超聲空化原理，任何液體在其靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都會(huì)不可避免地在液體中融入一些氣體，這些氣體在液體中的存在形式就是許許多多微小的氣泡，稱為“氣核”。當(dāng)液體在超聲波的作用下，這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，從而在交替正負(fù)壓強(qiáng)下受到壓縮和拉伸。在氣泡被壓縮直至崩潰的一間，會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊，一般瞬時(shí)壓力可高達(dá)幾十兆帕至上百兆帕；此外，氣泡崩裂處的局部溫度也會(huì)急劇上升，利用產(chǎn)生的高溫和高壓可以較容易地清洗掉構(gòu)建物表面的難溶物；超聲電源6產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號并控制換能器5，在超聲驅(qū)動(dòng)信號的作用下，在水中產(chǎn)生超聲空化作用，剝落構(gòu)建物上的污垢，達(dá)到最佳的清洗效果。
[0023]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，其特征在于:它包括測距傳感器(I)、核心處理器(2)、固定桿(3)、滑動(dòng)電機(jī)(4)、換能器(5)和超聲電源(6);其中， 滑動(dòng)電機(jī)(4)，可滑動(dòng)地安裝在固定桿(3)上； 換能器(5)，其與滑動(dòng)電機(jī)(4)固定連接； 超聲電源(6)，其輸出端與換能器(5)相連接，用于產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號并控制換能器(5)； 測距傳感器(1)，其信號輸出端與核心處理器(2)的輸入端相連接，并且固定連接在換能器(5)上，用于采集測距傳感器(I)本身到水下構(gòu)建物表面的距離信號并將其傳遞給核心處理器(2)； 核心處理器(2)，其信號輸出端與滑動(dòng)電機(jī)(4)相連接，用于接收測距傳感器(I)傳遞的距離信號并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號控制滑動(dòng)電機(jī)(4)相對固定桿(3)滑動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，其特征在于:所述測距傳感器(I)上設(shè)置有防水裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，其特征在于:所述固定桿(3)具有齒槽，所述滑動(dòng)電機(jī)(4)上具有與齒槽相配合的齒輪，滑動(dòng)電機(jī)(4)通過齒輪與齒槽的配合可滑動(dòng)地安裝在固定桿(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，其特征在于:所述超聲電源(6)主要由依次連接的SG3525芯片、驅(qū)動(dòng)電路和功率放大電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化的水下構(gòu)建物超聲清洗裝置，其特征在于:核心處理器(2)上設(shè)置有串行接口，核心處理器(2)通過串行接口與測距傳感器(I)連接。
【文檔編號】B08B3/12GK103586231SQ201310557437
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】朱昌平, 吳強(qiáng), 姚澄, 吳繼敏, 周紅生, 馬曉輝, 周繼凱, 吳祿坡 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)