專利名稱：水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，應(yīng)用超聲波清洗是一種洗凈效果好，價格經(jīng)濟(jì)，有利于環(huán) 保的清洗工藝。超聲波清洗可以應(yīng)用于清洗各式各樣體形大小，形狀復(fù)雜，清潔度要求高的 許多工件。例如可用于清洗鐘表零件、照相機(jī)零件、油咀油泵、汽車發(fā)動機(jī)零件、精密軸承 零件、齒輪、活塞環(huán)、銑刀、鋸片、寶石、醫(yī)用注射器及各種光學(xué)鏡頭等；還可以用于清洗印制 板、半導(dǎo)體晶片及器件、顯像管內(nèi)的精密零件、磁性元件、硅片、陶瓷晶片、插頭座、焊片、電 極引線等電子類產(chǎn)品。在環(huán)保行業(yè)利用光學(xué)原理測量水中的COD、硝氮、水中油、葉綠素等技 術(shù)在環(huán)保行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。這些光學(xué)設(shè)備由于長期連續(xù)在水中進(jìn)行實時測量作業(yè)， 其水中的污染物不同程度的沾覆在光學(xué)透鏡的表面，造成光學(xué)通路受到阻礙，使得光信號 變小或者光線折射、散射等，給測量結(jié)果造成很大誤差。超聲波水處理技術(shù)主要是通過將功 率超聲引入水中，降解水中污染物、滅菌消毒，也可用于污泥處理與抑制富營養(yǎng)化水體中的 藻類。然而我國環(huán)保儀器中一直沒有有關(guān)超聲波清洗技術(shù)的實際應(yīng)用，并且國內(nèi)外的環(huán)保 測量儀器越來越追求小型化，而在市場上諸多的超聲波清洗設(shè)備的體積都相對很大，換能 片的諧振頻率較低，不能用于微型的水下光學(xué)測量分析儀中。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種成本低、性能穩(wěn)定、清洗效率高的用于水下光學(xué)測 量分析儀的微型超聲波清洗裝置。本實用新型目的是這樣實現(xiàn)的，該水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置是 由超聲波發(fā)生器和超聲波換能器構(gòu)成，所述超聲波發(fā)生器輸出的振蕩信號接于超聲波換能 器的兩端。上述超聲波發(fā)生器由單片機(jī)電路、高頻功率放大電路和輸出電路及反饋電路組 成，所述單片機(jī)電路的輸出接高頻功率放大電路的輸入端，高頻功率放大電路分兩路輸出， 其一路輸出經(jīng)反饋電路接單片機(jī)電路的輸入端；高頻功率放大電路的另一路輸出接輸出電 路的輸入端，輸出電路的輸出與超聲波換能器相連。本實用新型取得的技術(shù)進(jìn)步超聲波發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的0. 8MHZ的交流正弦波信 號，并將該信號輸出至超聲波換能器，即連接在壓電陶瓷片的兩端。在交流正弦波信號的作 用下使得壓電陶瓷片內(nèi)的陶瓷晶體形成一交變電場，壓電陶瓷片將按照輸入交流正弦波信 號的頻率產(chǎn)生震動，壓電陶瓷片裝配在光學(xué)透鏡內(nèi)側(cè)洗槽的背面，從而使得水下光學(xué)測量 分析儀中光學(xué)透鏡的表面產(chǎn)生震動，實現(xiàn)了對水下光學(xué)測量分析儀中光學(xué)透鏡的表面污物 清洗，同時通過調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的輸出功率及諧振頻率，可方便的改變壓電陶瓷片的震 動幅度及震動頻率，從而實現(xiàn)對水下光學(xué)測量分析儀中光學(xué)透鏡表面更好的清晰效果。由 于壓電陶瓷片長時間工作會產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，其水下光學(xué)測量分析儀周圍的水溫也會相應(yīng)升高，水溫的升高會造成測量的誤差。同時光學(xué)測量分析儀也不需要連續(xù)不停的進(jìn)行清洗，本 實用新型在超聲波發(fā)生器的輸入端串接一時間繼電器，將超聲波清洗裝置設(shè)置為間歇工作 模式，從而可更加穩(wěn)定高效的清楚光學(xué)透鏡表面的污染物。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型超聲波發(fā)生器的方框圖。圖3為超聲波發(fā)生器的電原理圖。
具體實施方式
為進(jìn)一步描述本實用新型，
以下結(jié)合附圖做進(jìn)一步說明。如圖1所示，該水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置是由超聲波發(fā)生器和 超聲波換能器1構(gòu)成，所述超聲波發(fā)生器輸出一高頻交流正弦波信號，該交流正弦波信號 用于驅(qū)動裝配在被清洗光學(xué)透鏡上的超聲波換能器1，超聲波換能器1本實施例選用由壓 電效應(yīng)材料制成的壓電陶瓷片。為了使超聲波發(fā)生器1工作在間歇工作模式，在超聲波發(fā) 生器的輸入端串接一時間繼電器K，時間繼電器K的型號為0MR0N H3Y-2。所述超聲波發(fā)生器由單片機(jī)電路、高頻功率放大電路和輸出電路及反饋電路組 成，如圖2所示，所述單片機(jī)電路產(chǎn)生一 0. 8MHZ的方波信號，該方波信號經(jīng)高頻功率放大電 路放大后分兩路輸出，其一路輸出經(jīng)反饋電路接單片機(jī)U1的輸入端；高頻功率放大電路的 另一路輸出接輸出電路的輸入端，輸出電路將方波信號轉(zhuǎn)換成交流正弦波信號后輸出給壓 電陶瓷片，使壓電陶瓷片按照輸入的交流正弦波信號的頻率產(chǎn)生震動，對光學(xué)測量分析儀 的光學(xué)透鏡表面進(jìn)行清洗。上述各部分具體的電路結(jié)構(gòu)和工作原理分述如下如圖3所示，所述單片機(jī)電路由單片機(jī)U1和晶體振蕩器XT及電容C4、C5組成，晶 體振蕩器XT和電容C4、電容C5為單片機(jī)U1的外圍元件。(單片機(jī)U1的型號為PIC16C712) 單片機(jī)U1的工作時基由C4，C5和20MHZ的晶體振蕩器XT提供，單片機(jī)U1輸出0. 8MHZ的 方波信號至高頻功率放大電路的輸入端。所述高頻功率放大電路由三極管Q1和電阻R7-R9組成，三極管Q1的基極經(jīng)電阻 R7接收由單片機(jī)U1輸出的方波信號，并對其進(jìn)行放大，由三極管Q1的集電極輸出至輸出電 路的輸入端。輸出電路為一變壓器T1，變壓器T1的初級線圈與高頻功率放大電路中三極 管Q1的集電極相連接，變壓器T1將高頻功率放大電路輸出的方波信號轉(zhuǎn)換成交流正弦波 信號后，由變壓器T1的次級線圈輸出至壓電陶瓷片，變壓器T1次級線圈的兩端與超聲波換 能器相連。使壓電陶瓷片按照輸入的交流正弦波信號的頻率產(chǎn)生震動。所述反饋電路由取樣電路和誤差運算放大電路及積分濾波電路組成，取樣電路接 于高頻功率放大電路中三極管Q1的發(fā)射極，取樣電路的輸出與誤差運算放大電路的輸入 端相連，積分濾波電路接于誤差運算放大電路的輸出端。取樣電路由電阻R1、R2和電阻R9 組成，其電阻R9串接于高頻功率放大電路中三極管Q1的發(fā)射極，其輸出分別經(jīng)電阻R1、R2 與誤差運算放大電路的輸入端相連。誤差運算放大電路由運算放大器U2和電阻R3-R5及 電容C1組成，(運算放大器U2的型號為LM358)運算放大器U2的輸入與取樣電路的輸出相 連，并對取樣信號進(jìn)行放大后輸出，其輸出經(jīng)積分濾波電路后輸出至單片機(jī)U1的輸入端。
4所述積分濾波電路由電阻R5、R6和電容C2、C3組成的兩級RC濾波器構(gòu)成。 其工作過程如下電源正極經(jīng)變壓器T1初級繞組后，給三極管Q1的集電極提供 電源。三極管Q1基極輸入的是由單片機(jī)U1輸出的0.8MHZ的PWM方波信號(該信號經(jīng)電 阻R7，R8分壓后來進(jìn)行控制)。反饋電路的取樣是從三極管Q1發(fā)射極限流電阻R9上的壓 降獲取，該采樣信號反映三極管Q1的工作電流，將限流電阻R9兩端的電壓送至由運算放大 器U2、電阻R1-R4組成的運算放大器進(jìn)行放大，然后經(jīng)電阻R5、R6和電容C2、C3兩級RC濾 波后送至單片機(jī)U1的輸入端。單片機(jī)U1將誤差電壓進(jìn)行處理運算后調(diào)整PWM輸出的占空 比，改變?nèi)龢O管Q1的導(dǎo)通時間，來實現(xiàn)功率閉環(huán)控制。由單片機(jī)U1產(chǎn)生0.8MHZ的方波信 號，經(jīng)過功率放大后去推動變壓器T1，變壓器T1的次級輸出標(biāo)準(zhǔn)的0. 8MHZ的交流正弦波信 號，并將該信號加在壓電陶瓷片的兩端，完成超聲電信號與機(jī)械力的轉(zhuǎn)換。使光學(xué)測量分析 儀的光學(xué)透鏡表面產(chǎn)生震動，實現(xiàn)對光學(xué)透鏡的表面清洗。
權(quán)利要求一種水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于它由超聲波發(fā)生器和超聲波換能器構(gòu)成，所述超聲波發(fā)生器輸出的振蕩信號接于超聲波換能器的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于還 可在所述超聲波發(fā)生器的輸入端串接一時間繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在 于所述超聲波發(fā)生器由單片機(jī)電路、高頻功率放大電路和輸出電路及反饋電路組成，所述 單片機(jī)電路的輸出接高頻功率放大電路的輸入端，高頻功率放大電路分兩路輸出，其一路 輸出經(jīng)反饋電路接單片機(jī)電路的輸入端；高頻功率放大電路的另一路輸出接輸出電路的輸 入端，輸出電路的輸出與超聲波換能器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于所 述單片機(jī)電路由單片機(jī)U1和晶體振蕩器XT及電容C4、電容C5組成，晶體振蕩器XT和電容 C4、電容C5為單片機(jī)U1的外圍元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于所 述高頻功率放大電路由三極管Q1和電阻R7、電阻R8、電阻R9組成，三極管Q1的基極經(jīng)電 阻R7接單片機(jī)U1的輸出端，三極管Q1的集電極接輸出電路的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于所 述輸出電路為一變壓器T1，變壓器T1的初級線圈與高頻功率放大電路中三極管Q1的集電 極相連接，變壓器T1次級線圈的兩端與超聲波換能器相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于所 述反饋電路由取樣電路和誤差運算放大電路及積分濾波電路組成，取樣電路接于高頻功率 放大電路中三極管Q1的發(fā)射極，取樣電路的輸出與誤差運算放大電路的輸入端相連，積分 濾波電路接于誤差運算放大電路的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于所 述取樣電路由電阻R1、電阻R2和電阻R9組成，其電阻R9串接于高頻功率放大電路中三極 管Q1的發(fā)射極，其輸出分別經(jīng)電阻R1、電阻R2與誤差運算放大電路的輸入端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于所 述誤差運算放大電路由運算放大器U2和電阻R3、電阻R4、電阻R5及電容C1組成，運算放 大器U2的輸入與取樣電路的輸出相連，其輸出接積分濾波電路的輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，其特征在于 所述積分濾波電路由電阻R5、電阻R6、電容C2、電容C3組成，積分濾波電路的輸入與誤差運 算放大電路輸出端相連，其輸出接單片機(jī)電路的輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種用于水下光學(xué)測量分析儀的微型超聲波清洗裝置，該微型超聲波清洗裝置是由超聲波發(fā)生器和超聲波換能器構(gòu)成，所述超聲波發(fā)生器輸出的標(biāo)準(zhǔn)交流正弦波信號接于裝配在光學(xué)透鏡內(nèi)的超聲波換能器兩端。超聲波換能器將按照輸入的交流正弦波信號的頻率產(chǎn)生震動，超聲波換能器裝配在光學(xué)透鏡內(nèi)側(cè)洗槽的背面，從而使得水下光學(xué)測量分析儀中光學(xué)透鏡的表面產(chǎn)生震動，實現(xiàn)了對水下光學(xué)測量分析儀中光學(xué)透鏡表面污物的清洗，同時通過調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的輸出功率及諧振頻率，可方便的改變超聲波換能器的震動幅度及震動頻率，從而實現(xiàn)對水下光學(xué)測量分析儀中光學(xué)透鏡表面更佳的清洗效果。
文檔編號B06B1/06GK201579230SQ20092025413
公開日2010年9月15日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者劉君華, 安勝波, 楊杰 申請人:河北先河環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>