本發(fā)明涉及清洗液含氣量分層智能控制的超聲波清洗機(jī)及清洗方法，屬于超聲波清洗。

背景技術(shù)：

1、汽車核心部件和汽車相關(guān)配件的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要在許多關(guān)鍵工序?qū)嵤┚?xì)化清洗；此外，車輛零部件在行駛過程中易受到各種污染物影響，也需要定期清洗維護(hù)，以減少故障率，延長車輛使用壽命。由于汽車零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料多樣，且清潔度要求高，因此對于清洗技術(shù)的要求也相對較高。超聲波清洗技術(shù)因其綠色環(huán)保、高效無損傷、便于自動化等獨(dú)特優(yōu)勢（特別對深孔、盲孔、凹凸槽清洗等），在汽車制造與維護(hù)中逐漸成為主流的清洗技術(shù)。

2、超聲波是一種頻率高于20?khz的機(jī)械波，其在液體中疏密相間地向前輻射，使液體中的微小氣泡發(fā)生生長、塌縮和崩潰等一系列動力學(xué)行為。其中，壁面附近氣泡快速塌縮時產(chǎn)生的微射流和沖擊波等極端物理現(xiàn)象使其對工件表面產(chǎn)生高頻振動的擦洗作用；此外，氣泡崩潰瞬間產(chǎn)生局部高溫、高壓又削弱了不溶性污物分子間的力，剝離污物與工件表面的黏附，從而對工件表面污物進(jìn)行去除。在超聲空化的液態(tài)聲場中，運(yùn)動氣泡產(chǎn)生的高溫、高壓、微射流、沖擊波等系列物理過程，統(tǒng)稱為空化效應(yīng)，其在超聲波清洗機(jī)理中起到?jīng)Q定性作用。然而，超聲波清洗技術(shù)在超聲波近場區(qū)域存在空化屏蔽現(xiàn)象。造成空化屏蔽的原因主要有三個，一是超聲波近場區(qū)域內(nèi)聲壓較高，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生更多的空化泡，空化泡需要吸收較多的聲波能量做強(qiáng)烈非線性徑向脈動；二是超聲波近場區(qū)域內(nèi)的空化泡做非線性脈動向周圍清洗液輻射高次諧波，而清洗液中聲波的衰減系數(shù)與聲波頻率密切相關(guān)，頻率越高，液體對聲波的衰減越強(qiáng)烈；三是空化泡除了吸收聲波能量之外，還會對聲波造成反射和散射，阻礙超聲波向前傳播。液體中某一點(diǎn)處的能量包括超聲波本身能量和空化泡振蕩對外輻射的能量，定義為超聲空化能量（簡稱空化能量）。空化屏蔽將導(dǎo)致空化能量主要集中超聲波換能器附近的近場區(qū)域，而超聲遠(yuǎn)場區(qū)域內(nèi)的聲壓幅值則較低（意味著空化能量較低）。當(dāng)輸入超聲波功率較低時，提高輸入功率能夠在一定程度上擴(kuò)大空化發(fā)生的區(qū)域。然而，由于空化泡對聲傳播存在屏蔽作用，輸入聲功率越大，超聲波換能器附近產(chǎn)生的空化泡就越多，這些空化泡對聲傳播的屏蔽作用就越強(qiáng)。當(dāng)輸入聲功率達(dá)到一定程度后，換能器附近的空化泡幾乎會完全阻止聲波繼續(xù)向前傳播，此時僅有換能器附近才有空化現(xiàn)象發(fā)生，這也就意味著，無法通過持續(xù)提高輸入超聲波功率的方式來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模超聲空化；而如果降低輸入超聲功率，又會使得空化范圍變小。這就使得超聲波清洗技術(shù)始終存在清洗槽內(nèi)空化能量分布不均勻，清洗范圍局部化等問題，造成清洗零部件的數(shù)量較少，清洗不均勻，清洗效率較低等現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了清洗液含氣量分層智能控制的超聲波清洗機(jī)及清洗方法，能夠削弱超聲波近場區(qū)域的空化屏蔽現(xiàn)象，擴(kuò)大空化發(fā)生區(qū)域，使空化能量分布均勻，提高清洗效率及效果。

2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：清洗液含氣量分層智能控制的超聲波清洗機(jī)，包括清洗槽和設(shè)置于清洗槽左側(cè)的超聲波換能器，還包括除氣水（或稱脫氣水）水箱和自來水水箱，所述清洗槽內(nèi)設(shè)有一個或多個豎向的（豎立的）透聲膜，將所述清洗槽分隔為左右排列的多個清洗區(qū)，各所述清洗區(qū)均設(shè)有連接所述除氣水水箱的除氣水進(jìn)水管、連接所述自來水水箱的自來水進(jìn)水管和出水管。

3、優(yōu)選的，所述清洗槽內(nèi)沿超聲波近場區(qū)域至遠(yuǎn)場區(qū)域的超聲波傳播方向上設(shè)有多個聲壓傳感器（或水聽器），多個所述聲壓傳感器在所述清洗槽內(nèi)沿超聲波傳播方向均勻分布，通常情形下任一清洗區(qū)內(nèi)至少設(shè)有一個聲壓傳感器，多個所述聲壓傳感器的信號輸出接入數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡的聲壓信號輸出接入主控計(jì)算機(jī)，所述主控計(jì)算機(jī)的控制信號輸出分別接入各所述控制閥門的控制端。

4、優(yōu)選的，各所述清洗區(qū)內(nèi)均設(shè)有一個溶解氧傳感器（或溶解氧檢測探頭），各所述溶解氧傳感器的信號輸出接入所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡的含氧量信號輸出接入所述主控計(jì)算機(jī)。

5、優(yōu)選的，所述聲壓傳感器和所述溶解氧傳感器在所述清洗槽內(nèi)沿超聲波傳播方向均呈直線分布設(shè)置。

6、優(yōu)選的，所述超聲換能器安裝在清洗槽左側(cè)壁（也就是，最左側(cè)清洗區(qū)的左側(cè)壁）的中心部位（水下部分的中心部位），所述聲壓傳感器和所述溶解氧傳感器在所述清洗槽內(nèi)沿所述清洗槽的水平中心線分布設(shè)置。

7、優(yōu)選的，各水管（包括除氣水進(jìn)水管、自來水進(jìn)水管和出水管）上均設(shè)有各自的控制閥門。

8、優(yōu)選地，所述控制閥門采用電磁閥。

9、優(yōu)選的，各水管上均設(shè)有各自的水泵。

10、可以依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行控制閥門和水泵的布設(shè)，使得各水管均能得到獨(dú)立的控制。

11、優(yōu)選的，所述透聲膜至少覆蓋其所在清洗槽橫截面的中部區(qū)域。所述透聲膜與所述清洗槽的底面以及前后側(cè)壁之間不留有間隙。

12、優(yōu)選的，各清洗區(qū)的出水管的出水端均接入出水收集容器。

13、清洗液含氣量分層智能控制的超聲波清洗方法，采用本發(fā)明公開的任一種所述的清洗液含氣量分層智能控制的超聲波清洗機(jī)，通過向各所述清洗區(qū)內(nèi)注入不同含氣量（含氧量）的水（除氣水、自來水或二者以不同比例混合的混合水），使相鄰兩清洗區(qū)中位于右側(cè)的清洗區(qū)（可稱為右側(cè)清洗區(qū)）內(nèi)清洗液的含氣量高于位于左側(cè)的清洗區(qū)（可稱為左側(cè)清洗區(qū)）內(nèi)清洗液的含氣量，從而提高超聲波近場區(qū)域清洗液的空化閾值，削弱空化屏蔽現(xiàn)象，同時降低超聲波遠(yuǎn)場區(qū)域清洗液的空化閾值，擴(kuò)大空化發(fā)生區(qū)域，使所述清洗槽內(nèi)的空化能量均勻分布。

14、優(yōu)選的，依據(jù)在超聲波近場區(qū)域至超聲波遠(yuǎn)場區(qū)域的超聲波傳播方向上采集的多個聲壓信號計(jì)算清洗液中的空化能量均勻程度指標(biāo)，基于清洗液的含氣量和空化能量均勻程度指標(biāo)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)時預(yù)測下一預(yù)設(shè)時間段內(nèi)清洗液的含氣量和空化能量均勻程度指標(biāo)，若預(yù)測的下一預(yù)設(shè)時間段內(nèi)清洗液的空化能量均勻程度指標(biāo)超出預(yù)設(shè)的空化能量均勻程度閾值的范圍，則向相關(guān)不同清洗區(qū)內(nèi)注入不同含氣量的水，調(diào)節(jié)不同清洗區(qū)內(nèi)清洗液的含氣量，直至清洗液空化能量均勻程度指標(biāo)在預(yù)設(shè)的空化能量均勻程度閾值的范圍內(nèi)；若預(yù)測的下一預(yù)設(shè)時間段內(nèi)清洗液的空化能量均勻程度指標(biāo)在預(yù)設(shè)的空化能量均勻程度閾值的范圍內(nèi)，則不調(diào)節(jié)。

15、優(yōu)選的，持續(xù)采用預(yù)測時間點(diǎn)之前的連續(xù)多個預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的清洗液的含氣量和空化能量均勻程度指標(biāo)實(shí)時訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

16、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過向各清洗區(qū)內(nèi)注入不同含氣量的水，使得相鄰清洗區(qū)中左側(cè)清洗區(qū)和右側(cè)清洗區(qū)內(nèi)的清洗液的含氣量不同，從而在清洗槽內(nèi)沿超聲波近場區(qū)域至超聲波遠(yuǎn)場區(qū)域的超聲波傳播方向上形成空化閾值梯度（左側(cè)清洗區(qū)內(nèi)的清洗液的空化閾值高，右側(cè)清洗區(qū)內(nèi)的清洗液的空化閾值低），防止超聲波近場區(qū)域內(nèi)空化過于劇烈，削弱超聲波近場區(qū)域的空化屏蔽現(xiàn)象，擴(kuò)大超聲波遠(yuǎn)場區(qū)域內(nèi)的空化發(fā)生范圍。在無需人為干預(yù)的情況下即可長時間對清洗槽內(nèi)大區(qū)域范圍的清洗液含氣量進(jìn)行控制，使得清洗槽內(nèi)的空化能量趨于均勻分布，提高了清洗均勻度和清洗效率及效果。由于清洗液表面暴露于空氣中，和空氣存在氣體交換，清洗液的含氣量持續(xù)處于變化中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測并控制各清洗區(qū)的注水類型和注水量，實(shí)現(xiàn)了注水的智能控制，使得清洗液的含氣量（空化閾值）調(diào)節(jié)更加實(shí)時、精確，確保了清洗液空化能量分布的均勻性。