多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它包括控制面板、控制器、第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組、第四多路切換開(kāi)關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、第一匹配變壓器、第二匹配變壓器、五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器、五個(gè)匹配電感和五個(gè)分別安裝在相應(yīng)的反應(yīng)容器上的換能器；控制面板與控制器連接以實(shí)現(xiàn)雙向信號(hào)傳輸；控制器的信號(hào)輸出端分別與第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組和第四多路切換開(kāi)關(guān)組的控制信號(hào)輸入端相連接；五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器的輸出端分別通過(guò)第一多路切換開(kāi)關(guān)組與驅(qū)動(dòng)隔離模塊選擇性連接。本發(fā)明能夠利用在五種從低到高的頻率下的超聲波進(jìn)行藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)探究，極大地?cái)U(kuò)展了平臺(tái)的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)對(duì)比度和可靠性，方便了科研人員。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，屬于超聲波藥殘清洗降解領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，農(nóng)藥殘留問(wèn)題是隨著農(nóng)藥大量生產(chǎn)和廣泛使用而產(chǎn)生的，據(jù)估算目前世界上生產(chǎn)的農(nóng)藥、產(chǎn)品主要有420種，其在農(nóng)作物病蟲(chóng)害防治中發(fā)揮了巨大作用。但農(nóng)藥長(zhǎng)期、不合理、大量使用造成農(nóng)藥殘留長(zhǎng)期積累，嚴(yán)重污染農(nóng)產(chǎn)品和生態(tài)環(huán)境，直接或間接地危害人體健康。我國(guó)作為世界上主要的農(nóng)藥生產(chǎn)使用大國(guó)，每年農(nóng)藥使用量高達(dá)130噸，農(nóng)藥殘留問(wèn)題逐漸成為制約我國(guó)可持續(xù)發(fā)展最為突出的食品安全問(wèn)題，因農(nóng)藥殘留引起的惡性食品污染事件和出口農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)事故不斷說(shuō)明了問(wèn)題的嚴(yán)重性。近年來(lái)隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)食品安全問(wèn)題和環(huán)境生態(tài)日益重視，如何降解農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境中的農(nóng)藥殘留已成為世界各國(guó)的研究熱點(diǎn)。目前世界范圍內(nèi)農(nóng)藥殘留降解方法主要:
1、洗滌、吸附等傳統(tǒng)物理方法:此方法存在對(duì)低濃度殘留農(nóng)藥的降解去除效果不夠徹底、勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗水量大并且在洗滌過(guò)程中加入的洗滌劑存在二次污染問(wèn)題。
[0003]2、氧化分解、水解等化學(xué)方法:利用此方法降解農(nóng)藥殘留一般都比較耗時(shí)且成本較高，效果也不太明明顯，一些中間產(chǎn)物還會(huì)帶來(lái)二次污染。
[0004]3、生物降解方法:目前這種方法在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和成本往往難以滿足生產(chǎn)實(shí)踐要求，還有待進(jìn)一步的研究。
[0005]因此，研制出一套高效、節(jié)能、節(jié)水、無(wú)毒無(wú)害的藥殘清洗降解方法對(duì)于活躍農(nóng)產(chǎn)品加工市場(chǎng)、節(jié)約利用水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人體健康具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始，國(guó)際上應(yīng)用功率超聲降解處理水體中有機(jī)污染物，尤其是對(duì)有毒難降解污染物的處理，取得了一定效果，超聲波降解技術(shù)以其高效、低耗、設(shè)備簡(jiǎn)單無(wú)二次污染等特點(diǎn)引起研究人員和相關(guān)人士的重視。雖然已有將超聲波應(yīng)用于藥殘降解的相關(guān)研究，但大都是研究某種特定頻率下的超聲波對(duì)不同濃度不同種類(lèi)藥殘降解的定性分析，都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、超聲波頻率單一、降解效率低、難以實(shí)現(xiàn)多頻率清洗降解實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行、實(shí)驗(yàn)對(duì)比性差可靠性低等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它能夠利用在五種從低到高的頻率下的超聲波進(jìn)行藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)探究，極大地?cái)U(kuò)展了平臺(tái)的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)對(duì)比度和可靠性，方便了科研人員。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它包括控制面板、控制器、第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組、第四多路切換開(kāi)關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、第一匹配變壓器、第二匹配變壓器、五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器、五個(gè)匹配電感和五個(gè)分別安裝在相應(yīng)的反應(yīng)容器上的換能器；其中，
控制面板，其與控制器連接以實(shí)現(xiàn)雙向信號(hào)傳輸，用于接收并顯示控制器傳遞的狀態(tài)信息和用于選擇工作頻率并將工作頻率信號(hào)傳遞給控制器；
控制器，其信號(hào)輸出端分別與第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組和第四多路切換開(kāi)關(guān)組的控制信號(hào)輸入端相連接，用于接收控制面板傳遞的工作頻率信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的切換控制信號(hào)分別傳遞給第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組和第四多路切換開(kāi)關(guān)組；
五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器，其輸出端分別通過(guò)第一多路切換開(kāi)關(guān)組與驅(qū)動(dòng)隔離模塊選擇性連接，用于分別輸出不同頻率的同頻反相信號(hào)；
第一多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的超聲信號(hào)發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)隔離模塊；
驅(qū)動(dòng)隔離模塊，其輸出端與功率放大模塊相連接，用于驅(qū)動(dòng)功率放大模塊正常工作；功率放大模塊，其輸出端通過(guò)第二多路切換開(kāi)關(guān)組分別與第一匹配變壓器和第二匹配變壓器選擇性連接；
第二多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通功率放大模塊和相應(yīng)的第一匹配變壓器或第二匹配變壓器；
五個(gè)匹配電感，其分別與五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器 對(duì)應(yīng)，并且其中三個(gè)匹配電感的輸入端分別通過(guò)第三多路切換開(kāi)關(guān)組與第一匹配變壓器選擇性連接，另外兩個(gè)匹配電感的輸入端分別通過(guò)第四多路切換開(kāi)關(guān)組與第二匹配變壓器選擇性連接，五個(gè)匹配電感的輸出端分別與相應(yīng)的換能器相連接，用于對(duì)相對(duì)應(yīng)的換能器進(jìn)行調(diào)諧匹配；
第一匹配變壓器和第二匹配變壓器，用于改變相對(duì)應(yīng)的換能器的阻抗，使其與信源阻抗相匹配，保證相對(duì)應(yīng)的換能器獲得最大的電功率；
第三多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的匹配電感和第一匹配變壓器；
第四多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的匹配電感和第二匹配變壓器。
[0008]進(jìn)一步，所述的五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器分別為第一超聲信號(hào)發(fā)生器、第二超聲信號(hào)發(fā)生器、第三超聲信號(hào)發(fā)生器、第四超聲信號(hào)發(fā)生器和第五超聲信號(hào)發(fā)生器，所述的第一超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為20KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第二超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為40KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第三超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為80KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第四超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為160KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第五超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為200KHZ的同頻反相信號(hào)。
[0009]進(jìn)一步，所述的五個(gè)匹配電感分別為第一匹配電感、第二匹配電感、第三匹配電感、第四匹配電感和第五匹配電感，第一匹配電感和第一超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為20KHZ，第二匹配電感和第二超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為40KHZ，第三匹配電感和第三超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為80KHZ，第四匹配電感和第四超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為160KHZ，第五匹配電感和第五超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為200KHZ。
[0010]進(jìn)一步，所述的每個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器具有SG3525控制芯片。[0011]進(jìn)一步，所述的驅(qū)動(dòng)隔離模塊包括全橋逆變電路和隔離變壓器，隔離變壓器具有一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，并且兩個(gè)輸出端的線圈纏繞方向反相，全橋逆變電路的輸入端與超聲信號(hào)發(fā)生器的輸出端相連接，隔離變壓器的輸入端與全橋逆變電路的輸出端相連接，隔離變壓器的兩個(gè)輸出端分別與超聲功率放大電路相連接。
[0012]進(jìn)一步，所述的超聲功率放大電路為半橋型D類(lèi)功率放大電路。
[0013]更進(jìn)一步，所述的五個(gè)換能器分別貼于相應(yīng)的反應(yīng)容器的底部。
[0014]采用了上述技術(shù)方案后，由于此超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以分別在五種頻率下(譬如:20kHz、40 kHz,80 kHz,160 kHz和200 kHz)進(jìn)行藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)探究，極大擴(kuò)展了平臺(tái)應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)對(duì)比度和可靠性，滿足科研人員在不同頻段下五種頻率的藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)探究，并且該平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便對(duì)于加快科研進(jìn)度，尋找出一套高效、節(jié)能、節(jié)水、無(wú)毒無(wú)害的藥殘清洗降解方法具有重要意義。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，一種多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它包括控制面板、控制器、第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組、第四多路切換開(kāi)關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、第一匹配變壓器、第二匹配變壓器、五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器、五個(gè)匹配電感和五個(gè)分別安裝在相應(yīng)的反應(yīng)容器上的換能器；其中，
控制面板，其與控制器連接以實(shí)現(xiàn)雙向信號(hào)傳輸，用于接收并顯示控制器傳遞的狀態(tài)信息和用于選擇工作頻率并將工作頻率信號(hào)傳遞給控制器；該控制面板具有頻率選擇按鈕以及液晶顯示屏，頻率選擇按鈕可以根據(jù)用戶(hù)的按鍵選擇發(fā)送信息給控制器，同時(shí)在液晶顯示屏上顯示當(dāng)前所用清洗降解藥殘的超聲波頻率。
[0018]控制器，其信號(hào)輸出端分別與第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組和第四多路切換開(kāi)關(guān)組的控制信號(hào)輸入端相連接，用于接收控制面板傳遞的工作頻率信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的切換控制信號(hào)分別傳遞給第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組和第四多路切換開(kāi)關(guān)組；控制器采用MSP430F149單片機(jī)，根據(jù)控制面板的輸入信息控制三個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)組的選通，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要選擇藥殘清洗降解的超聲波頻率并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的換能器工作，另一方面，控制控制面板顯示正確的信息。
[0019]五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器，其輸出端分別通過(guò)第一多路切換開(kāi)關(guān)組與驅(qū)動(dòng)隔離模塊選擇性連接，用于分別輸出不同頻率的同頻反相信號(hào)；
第一多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的超聲信號(hào)發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)隔離模塊；第一多路切換開(kāi)關(guān)組為單刀五擲電子切換開(kāi)關(guān)。
[0020]驅(qū)動(dòng)隔離模塊，其輸出端與功率放大模塊相連接，用于驅(qū)動(dòng)功率放大模塊正常工作；
功率放大模塊，其輸出端通過(guò)第二多路切換開(kāi)關(guān)組分別與第一匹配變壓器和第二匹配變壓器選擇性連接；
第二多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通功率放大模塊和相應(yīng)的第一匹配變壓器或第二匹配變壓器；第二多路切換開(kāi)關(guān)組為單刀兩擲電子切換開(kāi)關(guān)。
[0021]五個(gè)匹配電感，其分別與五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器一一對(duì)應(yīng)，并且其中三個(gè)匹配電感的輸入端分別通過(guò)第三多路切換開(kāi)關(guān)組與第一匹配變壓器選擇性連接，另外兩個(gè)匹配電感的輸入端分別通過(guò)第四多路切換開(kāi)關(guān)組與第二匹配變壓器選擇性連接，五個(gè)匹配電感的輸出端分別與相應(yīng)的換能器相連接，用于對(duì)相對(duì)應(yīng)的換能器進(jìn)行調(diào)諧匹配；
第一匹配變壓器和第二匹配變壓器，用于改變相對(duì)應(yīng)的換能器的阻抗，使其與信源阻抗相匹配，保證相對(duì)應(yīng)的換能器獲得最大的電功率；
第三多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的匹配電感和第一匹配變壓器；第三多路切換開(kāi)關(guān)組為單刀三擲電子切換開(kāi)關(guān)。
[0022]第四多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的匹配電感和第二匹配變壓器。第四多路切換開(kāi)關(guān)組為單刀兩擲電子切換開(kāi)關(guān)。
[0023]五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器分別為第一超聲信號(hào)發(fā)生器、第二超聲信號(hào)發(fā)生器、第三超聲信號(hào)發(fā)生器、第四超聲信號(hào)發(fā)生器和第五超聲信號(hào)發(fā)生器，所述的第一超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為20KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第二超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為40KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第三超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為80KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第四超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為160KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第五超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為200KHZ的同頻反相信號(hào)。
[0024]五個(gè)匹配電感分別為第一匹配電感、第二匹配電感、第三匹配電感、第四匹配電感和第五匹配電感，第一匹配電感和第一超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為20KHZ，第二匹配電感和第二超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為40KHZ，第三匹配電感和第三超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為80KHZ，第四匹配電感和第四超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為160KHZ，第五匹配電感和第五超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為200KHZ。五個(gè)匹配電感分別與相應(yīng)的換能器靜態(tài)電容Ctl配合實(shí)現(xiàn)調(diào)諧匹配。
[0025]第三多路切換開(kāi)關(guān)組用于選擇信號(hào)頻率為20 kHz,40 kHz和80 kHz時(shí)各自對(duì)應(yīng)的匹配電感和第一匹配變壓器的連接。
[0026]第四多路切換開(kāi)關(guān)組用于選擇信號(hào)頻率為160 kHz和200 kHz時(shí)各自對(duì)應(yīng)的匹配電感和第二匹配變壓器的連接。
[0027]第一匹配變壓器在20 kHz,40 kHz和80 kHz時(shí)實(shí)現(xiàn)換能器與前端電路的阻抗匹配。第二匹配變壓器在160 kHz和200 kHz時(shí)實(shí)現(xiàn)換能器與前端電路的阻抗匹配。
[0028]所述的每個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器具有SG3525控制芯片。并分別通過(guò)改變第6腳電阻值，分別產(chǎn)生五種不同頻率的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別為20kHz、40 kHz,80 kHz,160 kHz和200 kHz。
[0029]為了提高信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，利于驅(qū)動(dòng)后續(xù)的超聲功率放大電路，驅(qū)動(dòng)隔離模塊，用于隔離超聲信號(hào)發(fā)生器和功率放大模塊，包括全橋逆變電路和隔離變壓器，其中，全橋逆變電路的每一半橋的上管為NPN達(dá)林頓功率晶體管TIP122，下管為PNP達(dá)林頓功率晶體管TIP127，增加超聲信號(hào)的功率，提高信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，利于驅(qū)動(dòng)后續(xù)的超聲功放電路；隔離變壓器原副線圈匝數(shù)比為1: 1，隔離變壓器具有一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，并且兩個(gè)輸出端的線圈纏繞方向反相，全橋逆變電路的輸入端與超聲信號(hào)發(fā)生器的輸出端相連接，隔離變壓器的輸入端與全橋逆變電路的輸出端相連接，隔離變壓器的兩個(gè)輸出端分別與超聲功率放大電路相連接。
[0030]所述的超聲功率放大電路為半橋型D類(lèi)功率放大電路。將前端產(chǎn)生的信號(hào)的輸出功率提升到50W。
[0031]所述的五個(gè)換能器分別貼于相應(yīng)的反應(yīng)容器的底部。所述五個(gè)盛放反應(yīng)液體的反應(yīng)容器是獨(dú)立的，處在同一環(huán)境中，五個(gè)反應(yīng)容器完全相同，均由鐵質(zhì)材料做成，具有相同的形狀、容積、高度和底面積，每個(gè)反應(yīng)容器底部換能器與反應(yīng)容器都采用直接粘接方式連接，換能器的連接位置均為反應(yīng)容器底部的中心。
[0032]本裝置的使用過(guò)程如下:
首先確定好實(shí)驗(yàn)中需要的頻率，在相應(yīng)的反應(yīng)容器中加入適量的去離子水和反應(yīng)物，并制作好實(shí)驗(yàn)的空白對(duì)照樣本，假設(shè)實(shí)驗(yàn)選用80kHz的超聲波信號(hào)，接著通過(guò)控制面板設(shè)置頻率，控制器接收到相應(yīng)信號(hào)控制第一多路切換開(kāi)關(guān)組選擇第三超聲信號(hào)發(fā)生器，控制第二多路切換開(kāi)關(guān)組選擇第一匹配變壓器，控制第三多路切換開(kāi)關(guān)組選擇第三匹配電感。第三超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生80kHz兩路同頻反相峰值為5V的單極方波信號(hào)，經(jīng)第一多路切換開(kāi)關(guān)組傳送至驅(qū)動(dòng)隔離模塊中的驅(qū)動(dòng)電路，兩路同頻反相峰值為5V的單極方波信號(hào)經(jīng)放大整形為一路峰值為12V的雙極方波信號(hào)，信號(hào)經(jīng)由隔離變壓器分成兩路同頻反相信號(hào)，驅(qū)動(dòng)與其相連的功率放大模塊，功率放大模塊輸出端連接第二多路切換開(kāi)關(guān)組，頻率為SOkHz時(shí)第二多路切換開(kāi)關(guān)組連接第一匹配變壓器，功率放大模塊的源電壓為220V交流電整流濾波后的電壓(340V左右)，將其放大后在功率放大模塊輸出端通過(guò)第二多路切換開(kāi)關(guān)組送入第一匹配變壓器，用于實(shí)現(xiàn)與換能器電路的阻抗匹配，第一匹配變壓器輸出端連接第三多路切換開(kāi)關(guān)組，頻率為80kHz時(shí)第三多路切換開(kāi)關(guān)組連接五組匹配電感中的第三匹配電感，第三匹配電感用于實(shí)現(xiàn)與相應(yīng)的換能器的調(diào)諧匹配，第三匹配電感輸出端連接藥殘清洗降解反應(yīng)容器底部的換能器，在超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下?lián)Q能器將輸入的超聲電信號(hào)轉(zhuǎn)化為高頻機(jī)械振動(dòng)并帶動(dòng)反應(yīng)容器振動(dòng)，從而使反應(yīng)容器中的液體發(fā)生超聲空化效應(yīng)，對(duì)蔬果表面上的藥殘進(jìn)行清洗和降解。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，隨后改變實(shí)驗(yàn)所用超聲波的頻率，重復(fù)以上的步驟。最后對(duì)所有采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸納，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課題的探究。
[0033]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明解決的計(jì)算問(wèn)題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:它包括控制面板、控制器、第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組、第四多路切換開(kāi)關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、第一匹配變壓器、第二匹配變壓器、五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器、五個(gè)匹配電感和五個(gè)分別安裝在相應(yīng)的反應(yīng)容器上的換能器；其中， 控制面板，其與控制器連接以實(shí)現(xiàn)雙向信號(hào)傳輸，用于接收并顯示控制器傳遞的狀態(tài)信息和用于選擇工作頻率并將工作頻率信號(hào)傳遞給控制器； 控制器，其信號(hào)輸出端分別與第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組和第四多路切換開(kāi)關(guān)組的控制信號(hào)輸入端相連接，用于接收控制面板傳遞的工作頻率信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的切換控制信號(hào)分別傳遞給第一多路切換開(kāi)關(guān)組、第二多路切換開(kāi)關(guān)組、第三多路切換開(kāi)關(guān)組和第四多路切換開(kāi)關(guān)組； 五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器，其輸出端分別通過(guò)第一多路切換開(kāi)關(guān)組與驅(qū)動(dòng)隔離模塊選擇性連接，用于分別輸出不同頻率的同頻反相信號(hào)； 第一多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的超聲信號(hào)發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)隔離模塊； 驅(qū)動(dòng)隔離模塊，其輸出端與功率放大模塊相連接，用于驅(qū)動(dòng)功率放大模塊正常工作；功率放大模塊，其輸出端通過(guò)第二多路切換開(kāi)關(guān)組分別與第一匹配變壓器和第二匹配變壓器選擇性連接； 第二多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通功率放大模塊和相應(yīng)的第一匹配變壓器或第二匹配變壓器； 五個(gè)匹配電感，其分別與五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器對(duì)應(yīng)，并且其中三個(gè)匹配電感的輸入端分別通過(guò)第三多路切換開(kāi)關(guān)組與第一匹配變壓器選擇性連接，另外兩個(gè)匹配電感的輸入端分別通過(guò)第四多路切換開(kāi)關(guān)組與第二匹配變壓器選擇性連接，五個(gè)匹配電感的輸出端分別與相應(yīng)的換能器相連接，用于對(duì)相對(duì)應(yīng)的換能器進(jìn)行調(diào)諧匹配； 第一匹配變壓器和第二匹配變壓器，用于改變相對(duì)應(yīng)的換能器的阻抗，使其與信源阻抗相匹配，保證相對(duì)應(yīng)的換能器獲得最大的電功率； 第三多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的匹配電感和第一匹配變壓器； 第四多路切換開(kāi)關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號(hào)并選擇接通相應(yīng)的匹配電感和第二匹配變壓器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的五個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器分別為第一超聲信號(hào)發(fā)生器、第二超聲信號(hào)發(fā)生器、第三超聲信號(hào)發(fā)生器、第四超聲信號(hào)發(fā)生器和第五超聲信號(hào)發(fā)生器，所述的第一超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為20KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第二超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為40KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第三超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為80KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第四超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為160KHZ的同頻反相信號(hào)，所述的第五超聲信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為200KHZ的同頻反相信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的五個(gè)匹配電感分別為第一匹配電感、第二匹配電感、第三匹配電感、第四匹配電感和第五匹配電感，第一匹配電感和第一超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為20KHZ，第二匹配電感和第二超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為40KHZ，第三匹配電感和第三超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為80KHZ，第四匹配電感和第四超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為160KHZ，第五匹配電感和第五超聲信號(hào)發(fā)生器相對(duì)應(yīng)，并且其諧振頻率為 200KHZ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的每個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器具有SG3525控制芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)隔離模塊包括全橋逆變電路和隔離變壓器，隔離變壓器具有一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，并且兩個(gè)輸出端的線圈纏繞方向反相，全橋逆變電路的輸入端與超聲信號(hào)發(fā)生器的輸出端相連接，隔離變壓器的輸入端與全橋逆變電路的輸出端相連接，隔離變壓器的兩個(gè)輸出端分別與超聲功率放大電路相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的超聲功率放大電路為半橋型D類(lèi)功率放大電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率超聲波藥殘清洗降解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的五個(gè)換能器分別貼于相應(yīng) 的反應(yīng)容器的底部。
【文檔編號(hào)】G09B19/00GK103559814SQ201310557648
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】黃波, 徐斐, 朱進(jìn), 朱昌平, 高遠(yuǎn), 高瑩, 殷明 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)