本發(fā)明屬于超聲波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超聲設(shè)備電氣設(shè)計(jì)，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于制備石墨烯超聲設(shè)備的電氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

超聲波是指頻率高于20000赫茲的的聲波，它超過(guò)了人耳收聽(tīng)頻率的范圍。超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，通過(guò)機(jī)械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)。超聲波振子由超聲波換能器和超聲波變幅桿組成超聲波振動(dòng)系統(tǒng)。超聲波換能器是一種能把高頻電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，超聲波變幅桿是一個(gè)無(wú)源器件，本身不產(chǎn)生振動(dòng)，只是將超聲波換能器輸入的振動(dòng)改變振幅后再傳遞出去，完成了阻抗變換。理論研究表明，在振幅相同的條件下,一個(gè)物體振動(dòng)的能量與振動(dòng)頻率成正比，超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率很高，因而能量很大。本發(fā)明就是針對(duì)石墨烯的制備研發(fā)設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生多路超聲波振子的電氣設(shè)計(jì)。

石墨烯是21世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的一種新型材料。它是只有單層碳原子厚度的二維晶體，作為目前為止自然界最薄材料，石墨烯同時(shí)具有高強(qiáng)韌、高透明度，強(qiáng)拉伸性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的優(yōu)異特性。隨著新型納米材料石墨烯的發(fā)現(xiàn)，在超級(jí)電容器，新能源電池、傳感器、復(fù)合材料等領(lǐng)域石墨烯將會(huì)有新的技術(shù)應(yīng)用前景。在各種科技領(lǐng)域加速研發(fā)應(yīng)用新型材料石墨烯的趨勢(shì)下，石墨烯的制備成為各種科技領(lǐng)域的焦點(diǎn)。石墨烯的合成方法主要有兩種：物理方法和化學(xué)方法，物理方法包括機(jī)械剝離法，取向附生法等方法；化學(xué)方法是化學(xué)還原法和化學(xué)解理法。

化學(xué)還原法是制備石墨烯廣泛使用的方法之一?；瘜W(xué)法具有成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)易、產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，但是用化學(xué)法生產(chǎn)出來(lái)的石墨烯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上有缺陷，不能滿足某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用要求。而機(jī)械剝離法生產(chǎn)出的石墨烯能夠保持完整的晶體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品質(zhì)量、品質(zhì)較高，可以滿足所有應(yīng)用石墨烯領(lǐng)域的需求，但是產(chǎn)能較低。因此，提高生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯設(shè)備的產(chǎn)能成為了人們研究的熱點(diǎn)。

本發(fā)明針對(duì)超聲波機(jī)械剝離石墨烯的方法設(shè)計(jì)超聲設(shè)備電路，利用超聲波驅(qū)動(dòng)電源同時(shí)驅(qū)動(dòng)六個(gè)超聲波振子，有效提高了石墨烯產(chǎn)品的產(chǎn)能，同時(shí)又保持了機(jī)械剝離法產(chǎn)出的石墨烯高質(zhì)量高品質(zhì)的特性。同時(shí)，本發(fā)明對(duì)石墨烯的制備特別設(shè)計(jì)了對(duì)石墨烯制備設(shè)備的流量控制和自動(dòng)排氣閥的控制的電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量和自動(dòng)排氣閥控制的控制，從而保證了石墨烯的剝離質(zhì)量效果和石墨烯的正常穩(wěn)定剝離進(jìn)程。本發(fā)明對(duì)石墨烯產(chǎn)品制備的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種應(yīng)用于制備石墨烯超聲設(shè)備的電氣系統(tǒng)。

本發(fā)明包括超聲波驅(qū)動(dòng)電源模塊、流量控制模塊和自動(dòng)排氣閥控制模塊。超聲波驅(qū)動(dòng)電源模塊用于驅(qū)動(dòng)超聲波驅(qū)動(dòng)電源，流量控制模塊用于調(diào)整超聲波驅(qū)動(dòng)電源的頻率，自動(dòng)排氣閥控制模塊控制電磁閥S2的開(kāi)合。

所述的超聲波驅(qū)動(dòng)電源模塊涉及的電路供電端為三相四線制，電壓為380V。外部電源線L1、L2、L3接至空氣開(kāi)關(guān)AS的輸入端，從空氣開(kāi)關(guān)AS的負(fù)載端引出的三相火線U、V、W分別接在熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的一端，熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的另一端與交流接觸器KM主觸點(diǎn)的一端相連接；從U相線所接的熔斷器FU1的一端引出一相火線接在熔斷器FU4的一端，從V相線所接的熔斷器FU2的一端引出一相火線接在熔斷器FU5的一端；啟動(dòng)按鈕SB2與交流接觸器KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)并聯(lián)后的一端通過(guò)急停按鈕SB1與熔斷器FU4的另一端相連；提示燈L的一端和交流接觸器KM的線圈的一端接啟動(dòng)按鈕SB2與交流接觸器KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)并聯(lián)后的另一端；提示燈L的另一端與交流接觸器KM的線圈的另一端、熔斷器FU5的另一端連接。

交流接觸器KM主觸點(diǎn)的另一端引出的三相火線U、V、W分別與六個(gè)超聲波驅(qū)動(dòng)電源DP1～DP6相連，每一相上連接有兩個(gè)超聲波驅(qū)動(dòng)電源，每個(gè)超聲波驅(qū)動(dòng)電源供電端的一端接在火線U/V/W上，供電端的另一端接在零線N上。超聲波驅(qū)動(dòng)電源DP1～DP6的一個(gè)輸出端分別與換能器T1～T6相連，超聲波驅(qū)動(dòng)電源DP1～DP6的另一個(gè)輸出端分出直流12V電源DC1～DC6用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇F1～F6。

所述的流量控制模塊中流量計(jì)FL供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；流量計(jì)FL的輸出端接RS-485的一端，RS-485的另一端接串口服務(wù)器SS。電磁閥S1供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S1的輸出端接遠(yuǎn)程終端單元RTU1的一端，遠(yuǎn)程終端單元RTU1的另一端接串口服務(wù)器SS。串口服務(wù)器SS接入計(jì)算機(jī)PC實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的監(jiān)測(cè)。

所述的自動(dòng)排氣閥控制模塊中壓力計(jì)Pg供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；壓力計(jì)Pg的輸出端接串口服務(wù)器SS。電磁閥S2供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S2的輸出端接遠(yuǎn)程終端單元RTU2的一端，遠(yuǎn)程終端單元RTU2的另一端接串口服務(wù)器SS。串口服務(wù)器SS接入計(jì)算機(jī)PC實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所涉及的控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，易于維護(hù)等特點(diǎn)。該電氣設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)六個(gè)超聲波振子同時(shí)工作，提高了生產(chǎn)效率并保證了石墨烯產(chǎn)品高質(zhì)量高品質(zhì)的特性。本發(fā)明對(duì)石墨烯的制備特別設(shè)計(jì)了對(duì)石墨烯制備設(shè)備的流量控制和自動(dòng)排氣閥的控制的電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量和排氣閥的自動(dòng)控制，從而保證剝離的石墨烯質(zhì)量和石墨烯剝離進(jìn)程的正常進(jìn)行。對(duì)石墨烯產(chǎn)品制備的發(fā)展有一定的推動(dòng)作用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明超聲波驅(qū)動(dòng)電源模塊的電氣示意圖；

圖2是本發(fā)明流量控制模塊和自動(dòng)排氣閥控制模塊的電氣示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

應(yīng)用于制備石墨烯超聲設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)包括超聲波驅(qū)動(dòng)電源模塊、流量控制模塊和自動(dòng)排氣閥控制模塊。超聲波驅(qū)動(dòng)電源模塊用于驅(qū)動(dòng)超聲波驅(qū)動(dòng)電源，流量控制模塊用于調(diào)整超聲波驅(qū)動(dòng)電源的頻率，自動(dòng)排氣閥控制模塊電磁閥S2的開(kāi)合。

如圖1所示，超聲波驅(qū)動(dòng)電源模塊涉及的電路供電端為三相四線制，電壓為380V。外部電源線L1、L2、L3、N接至空氣開(kāi)關(guān)AS的輸入端，從空氣開(kāi)關(guān)AS的負(fù)載端引出的三相火線U、V、W分別接在熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的一端，熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的另一端與交流接觸器KM主觸點(diǎn)的一端相連接；從U相線所接的熔斷器FU1的一端引出一相火線接在熔斷器FU4的一端，從V相線所接的熔斷器FU2的一端引出一相火線接在熔斷器FU5的一端；啟動(dòng)按鈕SB2與交流接觸器KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)并聯(lián)后的一端通過(guò)急停按鈕SB1與熔斷器FU4的另一端相連；提示燈L的一端和交流接觸器KM的線圈的一端接啟動(dòng)按鈕SB2與交流接觸器KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)并聯(lián)后的另一端；提示燈L的另一端和交流接觸器KM的線圈的另一端接熔斷器FU5的另一端。急停按鈕SB1為常閉觸點(diǎn)，啟動(dòng)按鈕SB2為常開(kāi)觸點(diǎn)。當(dāng)閉合總電源，閉合空氣開(kāi)關(guān)AS，按下啟動(dòng)按鈕SB2后，交流接觸器KM的線圈吸合，提示燈L亮。

交流接觸器KM主觸點(diǎn)的另一端引出的三相火線U、V、W分別與六個(gè)超聲波驅(qū)動(dòng)電源DP1～DP6相連，每一相上連接有兩個(gè)超聲波驅(qū)動(dòng)電源，每個(gè)超聲波驅(qū)動(dòng)電源供電端的一端接在火線U/V/W上，供電端的另一端接在零線N上。超聲波驅(qū)動(dòng)電源DP1～DP6的一個(gè)輸出端分別與換能器T1～T6相連，超聲波驅(qū)動(dòng)電源DP1～DP6的另一個(gè)輸出端分出直流12V電源DC1～DC6用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇F1～F6散熱。超聲波驅(qū)動(dòng)電源采用220V供電，工作過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜頻與跟頻，并可手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率。當(dāng)閉合總電源，閉合空氣開(kāi)關(guān)AS，按下啟動(dòng)按鈕SB2后，六個(gè)超聲波驅(qū)動(dòng)電源DP1～DP6同時(shí)工作，六個(gè)風(fēng)扇F1～F6配合電路散熱，驅(qū)動(dòng)六個(gè)超聲波換能器T1～T6產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，并將此振動(dòng)能量向制作石墨烯原料中發(fā)射，從原料中剝離石墨烯。

如圖2所示，為流量控制模塊和自動(dòng)排氣閥控制模塊。

流量控制模塊中流量計(jì)FL供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；流量計(jì)FL的輸出端接RS-485的一端，RS-485的另一端接串口服務(wù)器SS。電磁閥S1供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S1的輸出端接遠(yuǎn)程終端單元RTU1的一端，遠(yuǎn)程終端單元RTU1的另一端接串口服務(wù)器SS。流量計(jì)FL在管道口接入，串口服務(wù)器SS接入計(jì)算機(jī)PC實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的監(jiān)測(cè)，通過(guò)調(diào)整超聲波驅(qū)動(dòng)電源的頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)制備石墨烯設(shè)備的流量控制，從而保證石墨烯的剝離質(zhì)量效果。

自動(dòng)排氣閥控制模塊中壓力計(jì)Pg供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；壓力計(jì)Pg的輸出端接串口服務(wù)器SS。電磁閥S2供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S2的輸出端接遠(yuǎn)程終端單元RTU2的一端，遠(yuǎn)程終端單元RTU2的另一端接串口服務(wù)器SS。串口服務(wù)器SS接入計(jì)算機(jī)PC實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的監(jiān)測(cè)，在石墨烯剝離過(guò)程中，當(dāng)超聲波在石墨烯產(chǎn)品制備的反應(yīng)釜內(nèi)產(chǎn)生空化作用，產(chǎn)生大量氣體，電磁閥S2打開(kāi)，排出影響石墨烯剝離的氣體，從而保證石墨烯的正常穩(wěn)定剝離進(jìn)程。