CN102085519A - 一种利用超声波清洗光学窗口的装置 - Google Patents

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黄欣
王勤华
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Abstract

本发明公开了一种利用超声波清洗光学窗口的装置，其包含一外壳，以及通过密封装置安装在该外壳内的超声波装置；所述的超声波装置包含依次通过电路连接的控制器、逆变器、超声波发生器和超声波换能器，所述的控制器和超声波发生器之间也通过电路连接；所述的光学窗口设置在以超声波换能器的振动表面为底面的柱形体范围内。本发明所提供的利用超声波清洗光学窗口的装置，可实现对水质监测光电装置的光学窗口的在线自动清洗；对光学窗口的清洗均匀，能有效提高清洗效果；且节能环保，成本较低。

Description

一种利用超声波清洗光学窗口的装置
技术领域
本发明涉及一种在线水质监测领域中的光学窗口的清洗装置，尤其涉及一种利用超声波对水下光学窗口进行自动清洗的装置，属于超声波清洗技术领域。
背景技术
目前，由于水质光电监测装置都需要长期浸在水中工作，普遍存在由于水质监测装置长期在水中浸泡而导致光学窗口被污染的问题，例如在光学窗口上生长藻类、微生物和沉积泥沙等。这些问题都将缩短光学窗口的使用寿命和导致光信号的不稳定，降低光电探测的可靠性。因此，对所述的水质光电监测装置的光学窗口的清洗是非常有必要的。
对于距离很近的光学窗口一般采用机械方法刷洗，并定时用空气压缩机吹气清洗，或者定时更换光学窗口。但是这些方法都存在清洗不均匀，清洗面范围窄等问题，并且使用上述方法都要求复杂的机械结构设计、昂贵的成本、较大的功耗，并且噪音大，离不开人工的频繁维护。对于智能化程度要求较高的水质光电监测装置，尤其是对于在线工作的水质光电监测装置来说，上述方法更无法实现自动清洗，在实际操作中受到相当的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用超声波清洗光学窗口的装置，其可实现对水质监测光电装置的光学窗口的在线自动清洗；对光学窗口的清洗均匀，能有效提高清洗效果；且节能环保，成本较低。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种利用超声波清洗光学窗口的装置，其包含一外壳，以及通过密封装置安装在该外壳内的超声波装置；其中，所述的超声波装置包含依次通过电路连接的控制器、逆变器、超声波发生器和超声波换能器，其中所述的控制器和超声波发生器之间也通过电路连接；所述的光学窗口设置在以超声波换能器的振动表面为底面的柱形体范围内。
进一步，所述的控制器将直流电源信号分别传输给逆变器和超声波发生器。
所述的控制器上设置有RS232接口，其通过该RS232接口接收外部电源控制信号，控制其与超声波发生器之间的电路连通和断开；该控制器还通过RS232接口接收外部功率控制信号，对超声波发生器的工作功率进行控制调整。
所述的逆变器接收由控制器输出的直流电源信号，将其放大并转换为交流电信号，并输出至超声波发生器。
所述的超声波发生器接收由控制器直接输出的直流电源信号和由逆变器输出的交流电信号；其中，所述的直流电源信号对超声波发生器起到开关作用，控制该超声波发生器正常工作；所述的交流电信号被超声波发生器转换成与超声波换能器频率相匹配的高频交流电信号，并传输至超声波换能器。
所述的超声波换能器接收到由超声波发生器输出的高频交流电信号，生成并发出超声波。
进一步，所述的超声波换能器嵌设在外壳的顶部边缘处，且只有该超声波换能器的振动表面露出外壳。
所述的密封装置包含两个密封圈和一个压环。所述的第一密封圈垫设在外壳的顶部边缘处，其夹设在所述的外壳和超声波换能器之间；所述的第二密封圈设置在超声波换能器的上部；所述的压环进一步设置在该第二密封圈的上部。
所述的压环和外壳之间还通过螺钉连接锁紧。
本发明所提供的利用超声波清洗光学窗口的装置，扩大了超声波清洗的应用范围，把超声波清洗技术引入到水质监测光电装置中，可实现对水质监测光电装置的光学窗口的在线自动清洗；同时该装置运行稳定，与传统的机械刷洗方式相比，其对光学窗口的清洗更均匀，能有效提高清洗效果，且节能环保，成本较低。
附图说明
图1为本发明提供的超声波装置的结构框图。
图2为本发明提供的利用超声波清洗光学窗口的装置的俯视图。
图3为图2中沿K-K剖面的剖面图。
具体实施方式
以下结合图1～图3，详细说明本发明的一个优选的实施例。
如图1～图3所示，为本发明所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，包含一外壳6以及密封安装在该外壳6内的超声波装置。其中，具体参见图1，所述的超声波装置包含依次通过电路连接的控制器7、逆变器8、超声波发生器9和超声波换能器2，其中所述的控制器7和超声波发生器9之间也通过电路连接。
进一步，所述的控制器7将直流电源信号分别传输给逆变器8和超声波发生器9。该控制器7上还设置有RS232接口，其通过该RS232接口与外部设备通讯，接收外部电源控制信号，实现与超声波发生器9之间的电路连通和断开，从而控制整个光学窗口清洗装置的直流电源的开关和具体清洗时间。该控制器7还通过RS232接口接收外部功率控制信号，对超声波发生器9的工作功率进行控制调整。
所述的逆变器8接收由控制器7输出的直流电源信号，将其放大并转换为交流电信号，并输出至超声波发生器9。
所述的超声波发生器9同时接收由控制器7直接输出的直流电源信号和由逆变器8输出的交流电信号。其中，所述的直流电源信号对超声波发生器9起到开关作用，控制该超声波发生器9正常工作。所述的交流电信号被超声波发生器9转换成与超声波换能器2频率相匹配的高频交流电信号，并且该超声波发生器9将所述的高频交流电信号传输至超声波换能器2。
所述的超声波换能器2接收到由超声波发生器9输出的高频交流电信号，生成并发出超声波。
如图2和图3所示，所述的超声波装置通过密封装置安装在外壳6内。其中，所述的超声波换能器2嵌设在外壳6的顶部边缘处，且只有该超声波换能器2的振动表面露出外壳6。所述的密封装置包含两个O型密封圈5和一个压环4。所述的第一O型密封圈5垫设在外壳6的顶部边缘处，其夹设在所述的外壳6和超声波换能器2之间；所述的第二O型密封圈5设置在超声波换能器2的上部；所述的压环4进一步设置在该第二O型密封圈5的上部，并通过螺钉1连接锁紧压环4和外壳6，使得整个利用超声波清洗光学窗口的装置防水密封。
所述的利用超声波清洗光学窗口的装置整体浸入水中，将水质光电监测装置的光学窗口3设置在以所述的超声波换能器2的振动表面为底面的圆柱体范围内，使得光学窗口3处在超声波换能器2的有效作用范围内。
以下详细说明本实施例的具体工作原理和过程。
将所述的超声波装置通过密封装置安装在外壳6内实现防水密封，并将整个利用超声波清洗光学窗口的装置整体浸入水中，将水质光电监测装置的光学窗口3设置在以所述的超声波换能器2为底面的圆柱体范围内。
所述的超声波装置由12V的直流（DC）电源供电，其输入至控制器7，该控制器7通过RS232接口与外部设备通讯，接收外部电源控制信号，将12V直流电源信号分别传输至逆变器8（采用的型号为NFA-7550-N）和超声波发生器9（采用的型号为HNE-4050-S），控制超声波发生器9被连通并处于正常工作状态，利用该12V的直流弱电控制超声波发生器9的交流强电。同时逆变器8将接收到的12V直流电源信号放大并转换为220V的正弦交流电信号，并输出至超声波发生器9。超声波发生器9将该220V的正弦交流电信号转换成与超声波换能器2频率相匹配的220V正弦交流电信号，并输出至超声波换能器2（采用的型号为HNC-4SS-3540-N）。该超声波换能器2接收到所述的频率相匹配的220V正弦交流电信号，生成并发出超声波。
由超声波换能器2产生的超声波对处在其有效作用范围内的光学窗口3进行清洗。超声波是利用超声空化作用产生强大的冲击波，在这个过程中，整个超声波换能器2的振动表面附近的水都是清洗液，水在冲击波的作用下对光学窗口3上的污垢进行冲击，使得污垢被剥离下来，从而达到清洗的效果。
当然，当超声波装置的控制器7接收到外部电源控制信号断开控制器7与超声波发生器9的连通后，即停止超声波发生器9的工作状态，相应的也就是停止了对光学窗口3的清洗过程。
本发明所提供的利用超声波清洗光学窗口的装置，扩大了超声波清洗的应用范围，把超声波清洗技术引入到水质监测光电装置中，可实现对水质监测光电装置的光学窗口的在线自动清洗；同时该装置运行稳定，与传统的机械刷洗方式相比，其对光学窗口的清洗更均匀，能有效提高清洗效果，且节能环保，成本较低。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，包含一外壳（6），以及通过密封装置安装在该外壳（6）内的超声波装置；其中，
所述的超声波装置包含依次通过电路连接的控制器（7）、逆变器（8）、超声波发生器（9）和超声波换能器（2）；
所述的控制器（7）和超声波发生器（9）之间还通过电路连接；
所述的光学窗口（3）设置在以超声波换能器（2）的振动表面为底面的柱形体范围内。
2.如权利要求1所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的控制器（7）将直流电源信号分别传输给逆变器（8）和超声波发生器（9）。
3.如权利要求2所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的控制器（7）上设置有RS232接口；
该控制器（7）通过RS232接口接收外部电源控制信号，控制其与超声波发生器（9）之间的电路连通和断开；
该控制器（7）通过RS232接口接收外部功率控制信号，对超声波发生器（9）的工作功率进行控制调整。
4.如权利要求3所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的逆变器（8）接收由控制器（7）输出的直流电源信号，将其放大并转换为交流电信号，并输出至超声波发生器（9）。
5.如权利要求4所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的超声波发生器（9）接收由控制器（7）直接输出的直流电源信号和由逆变器（8）输出的交流电信号；
所述的直流电源信号对超声波发生器（9）起到开关作用，控制该超声波发生器（9）正常工作；
所述的交流电信号被超声波发生器（9）转换成与超声波换能器（2）频率相匹配的高频交流电信号，并传输至超声波换能器（2）。
6.如权利要求5所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的超声波换能器（2）接收到由超声波发生器（9）输出的高频交流电信号，生成并发出超声波。
7.如权利要求1所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的超声波换能器（2）嵌设在外壳（6）的顶部边缘处，且只有该超声波换能器（2）的振动表面露出外壳（6）。
8.如权利要求7所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的密封装置包含两个密封圈（5）和一个压环（4）。
9.如权利要求8所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的第一密封圈（5）垫设在外壳（6）的顶部边缘处，其夹设在所述的外壳（6）和超声波换能器（2）之间；所述的第二密封圈（5）设置在超声波换能器（2）的上部。
10.如权利要求9所述的利用超声波清洗光学窗口的装置，其特征在于，所述的压环（4）设置在第二密封圈（5）的上部；该压环（4）和外壳（6）之间还通过螺钉（1）连接锁紧。
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