時間T，然后分別獲取相應(yīng)的膜損程度L，通過上述實驗方法來獲取足夠的樣本數(shù) 據(jù)。然后，選取部分實驗數(shù)據(jù)作為泛化樣本數(shù)據(jù)，其他的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，并設(shè)置誤差目 標值及學(xué)習(xí)因子用于網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的權(quán)值和閾值。根據(jù)得到的參數(shù)，判斷泛化的結(jié) 果是否達到系統(tǒng)的誤差要求，若是達到系統(tǒng)誤差要求，則保存好相應(yīng)的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模 型，若是沒有達到系統(tǒng)誤差要求，則修改學(xué)習(xí)因子后再次訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，直到符合系統(tǒng)的誤差要 求為止。通過訓(xùn)練好的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，便可根據(jù)估算出在不同的超聲強度I下，不 同的膜損程度L所對應(yīng)的超聲處理時間T，即超聲助濾條件下膜的使用時間T。
[0025] 本發(fā)明的超聲助濾膜損模擬實驗方法具體步驟如下： 步驟1 :開啟超聲波發(fā)生器24,將超聲波輸出功率調(diào)節(jié)至最低檔。按下步進電機反轉(zhuǎn)開 關(guān)14,控制步進電機17反轉(zhuǎn)，將超聲波換能器15移至初始位置(實驗池1內(nèi)的最右側(cè))。
[0026] 步驟2 :在實驗池1且超聲波換能器盒15左側(cè)區(qū)域加入料液，并保持液位高度為 H00
[0027] 步驟3:由MCU控制系統(tǒng)采集聲強探頭4的超聲強度I的輸出值，運行一段時間T 后，取出平板膜31，利用平板膜過濾裝置在固定條件下過濾純水，并記錄膜通量為J。結(jié)合 已知的標準膜通量J〇,并計算膜損程度i=U- /I. 的值。若ZdJ....J:) 0，則膜損 程度L=0,即無膜損；若I. = p Jr3= 1，則膜損程度L=100%，則100%膜損。根據(jù)上 述原則，根據(jù)記錄的膜通量J來計算相應(yīng)的膜損程度L，并記錄下對應(yīng)的運行時間T超聲強 度I，并保存到上位機16上。
[0028] 步驟4 :將平板膜31再次放入實驗池1后，判斷超聲波換能器盒15與平板膜31的 右側(cè)夾板之間的距離￡/是否為〇,即是否移至盡頭。若0，則按下步進電機正轉(zhuǎn)開關(guān) 13,MCU控制系統(tǒng)控制步進電機17正轉(zhuǎn)，則超聲波換能器盒15向左移動距離為/，然后MCU 控制系統(tǒng)采集液位傳感器液位信號值H，并與所設(shè)定的液位閾值Htl進行比較：若 MCU控制系統(tǒng)開啟電磁閥10,從而排水管道9導(dǎo)通，將多余的料液排出到儲水池11中，直到 if、&后，則關(guān)閉電磁閥10停止排水，然后重復(fù)上述步驟2~4。
[0029] 步驟5:若d=0,則需按下步進電機反轉(zhuǎn)開關(guān)14, MCU控制系統(tǒng)控制步進電機17反 轉(zhuǎn)，直到超聲波換能器盒15移至初始位置。調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器24的輸出功率至下一個檔 位，重復(fù)步驟2~5,直到超聲波發(fā)生器24的輸出功率檔位全部調(diào)節(jié)完畢，結(jié)束實驗。
[0030] 步驟6 :通過實驗步驟1~5獲取足夠多的多樣本數(shù)據(jù)：不同的超聲強度I下不同的 運行時間T及所對應(yīng)的膜損程度L。上位機16保存所有實驗數(shù)據(jù)后，利用上位機軟件采用 bp人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建函數(shù)￡二/(/: r)，并進行相應(yīng)的訓(xùn)練。通過訓(xùn)練，保存相應(yīng)的 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。然后可根據(jù)超聲強度I，估算出不同膜損程度L所對應(yīng)的運行時間 T，即超聲助濾條件下，不同超聲強度I下膜未損壞的使用時間T，從而能夠給膜分離工藝參 數(shù)選擇提供一定的參考依據(jù)。
【主權(quán)項】
1. 一種模擬超聲助濾膜損實驗裝置，具有一個實驗池（1 )，其特征是：實驗池（1)內(nèi)部 置放平板膜（31)和超聲波換能器盒（15)，超聲波換能器盒（15)豎直位于實驗池（1)內(nèi)部 右側(cè)處將實驗池（1)內(nèi)部分成左右兩塊區(qū)域，超聲波換能器盒（15)可左右移動且與實驗池 (1)密封接觸，左側(cè)區(qū)域豎直設(shè)有平板膜（31)，平板膜（31)由前側(cè)夾板和后側(cè)夾板夾持，后 側(cè)夾板的前壁處設(shè)有聲強探頭（4);左側(cè)區(qū)域的實驗池（1)內(nèi)壁上設(shè)有液位傳感器（2);實驗 池（1)的左側(cè)區(qū)域的側(cè)壁上設(shè)有排水管道（9)，排水管道（9)上裝有電磁閥（10);超聲波換 能器盒（15)的中心處滾動連接水平螺桿（19)的左端，螺桿（19)的右端經(jīng)實驗池（1)右側(cè) 壁伸出實驗池（1)外并同軸套接帶齒螺母（20)，帶齒螺母（20)通過帶齒皮帶（22)連接齒輪 (18)，齒輪（18)同軸心連接步進電機（17)的輸出軸；超聲波換能器盒（15)內(nèi)部左壁上均勻 裝有多個相同的超聲波換能器（29)，超聲波換能器（29)經(jīng)輸出線連接超聲波發(fā)生器（24); MCU控制系統(tǒng)通過不同的控制端口分別連接步進電機（17)、液位傳感器（2)、聲強探頭（4)、 電磁閥（10)及上位機（16)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種模擬超聲助濾膜損實驗裝置，其特征是：所述前側(cè)夾板由 前側(cè)左夾板（5)與前側(cè)右夾板（6)組成并裝在實驗池（1)的前側(cè)內(nèi)壁處，后側(cè)夾板由后側(cè)左 夾板（7)與后側(cè)右夾板（8)組成并裝在實驗池（1)后側(cè)內(nèi)壁處，同時，前側(cè)夾板和后側(cè)夾板 呈前后對稱式分布，平板膜（31)插在前、后兩側(cè)的左、右夾板中間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種模擬超聲助濾膜損實驗裝置，其特征是：帶齒螺母（20)的 左、右兩端緊固連接一個同軸套在螺桿（19)上的鎖緊塊（21)，鎖緊塊（21)固定連接下方的 支撐架（23)，支撐架（23)固定在地面上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種模擬超聲助濾膜損實驗裝置，其特征是：超聲波換能器盒 (15)的中心處的右側(cè)壁開孔并嵌入圓柱形滾動軸承（30)，超聲波換能器盒（15)通過滾動 軸承（30 )連接螺桿（19 )的左端。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種模擬超聲助濾膜損實驗裝置，其特征是：液位傳感器（2) 經(jīng)液位信號調(diào)理電路連接MCU控制系統(tǒng)的輸入端，聲強探頭（4)經(jīng)聲強信號調(diào)理電路連接 MCU控制系統(tǒng)的輸入端，MCU控制系統(tǒng)的輸出端分別連接步進電機正轉(zhuǎn)開關(guān)（13)與反轉(zhuǎn)開 關(guān)（14)，步進電機正轉(zhuǎn)開關(guān)（13)與反轉(zhuǎn)開關(guān)（14)都與步進電機驅(qū)動電路的輸入端連接，步 進電機驅(qū)動電路的輸出端則與步進電機（17)連接，電磁閥（10)與上位機（16)都連接至MCU 控制系統(tǒng)的輸出端。6. -種如權(quán)利要求1所述模擬超聲助濾膜損實驗裝置的實驗方法，其特征是包括以下 步驟： 步驟1 :將超聲波發(fā)生器（24)的輸出功率調(diào)節(jié)至最低檔，控制步進電機（17)反轉(zhuǎn)將超 聲波換能器（15)移至實驗池（1)內(nèi)的最右側(cè)初始位置； 步驟2 :在實驗池（1)的左側(cè)區(qū)域加入料液，并保持液位高度為％; 步驟3 :MCU控制系統(tǒng)采集聲強探頭（4)的超聲強度I，運行一段時間T后，取出平板膜 (31)，記錄膜通量為J; 步驟4:將平板膜（31)再次放入實驗池（1)后，判斷超聲波換能器盒（15)與平板膜 (31)的右側(cè)夾板之間的距離是否為0,若〇，控制步進電機（17)正轉(zhuǎn)；若d=0,步進 電機（17)反轉(zhuǎn)，直到超聲波換能器盒（15)移至初始位置，調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器（24)的輸出功 率至下一個檔位，重復(fù)步驟2~4,直到超聲波發(fā)生器（24)的輸出功率檔位全部調(diào)節(jié)完畢。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實驗方法，其特征是：經(jīng)步驟1~4獲取不同的超聲強度I下 不同的運行時間T及所對應(yīng)的膜損程度L的多樣本數(shù)據(jù)，經(jīng)上位機（16)采用BP人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建函數(shù)/(/:H，進行相應(yīng)的訓(xùn)練后保存相應(yīng)的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；根 據(jù)超聲強度I，估算出不同膜損程度L所對應(yīng)的處理時間T。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實驗方法，其特征是：步驟4中，超聲波換能器盒（15)向左 移動時，MCU控制系統(tǒng)采集液位傳感器（2)的液位值H，并與所設(shè)定的液位閾值％比較：若 好MCU控制系統(tǒng)開啟電磁閥（10)，直到if<、馬后關(guān)閉電磁閥（10)，然后重復(fù)步 驟2~4〇
【專利摘要】本發(fā)明公開一種模擬超聲助濾膜損實驗裝置與方法，超聲波換能器盒豎直位于實驗池內(nèi)部右側(cè)處將實驗池內(nèi)部分成左右兩塊區(qū)域，超聲波換能器盒可左右移動且與實驗池密封接觸，左側(cè)區(qū)域豎直設(shè)有平板膜，平板膜由前側(cè)夾板和后側(cè)夾板夾持，后側(cè)夾板的前壁處設(shè)有聲強探頭，超聲波換能器盒的中心處滾動連接水平螺桿的左端，螺桿的右端經(jīng)實驗池右側(cè)壁伸出實驗池外并同軸套接帶齒螺母，帶齒螺母通過帶齒皮帶連接齒輪，齒輪同軸心連接步進電機的輸出軸；在每一檔固定的超聲輸出功率前提下，結(jié)合MCU控制系統(tǒng)精確控制步進電機轉(zhuǎn)動改變超聲波源與膜之間的距離來改變超聲強度，實現(xiàn)超聲強度先粗調(diào)與后細調(diào)相結(jié)合，獲得的實驗數(shù)據(jù)更加全面。
【IPC分類】B01D65/10
【公開號】CN104984662
【申請?zhí)枴緾N201510416634
【發(fā)明人】張榮標, 董榮偉, 寧東敏, 王小格
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月16日