[發(fā)明專利]一種基于紅外陣列測(cè)溫的超聲波在線除垢防垢智能系統(tǒng)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110447883.0 | 申請(qǐng)日： | 2021-04-25 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113210348B | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 董林璽;雷鐳;顏海霞;李海 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 杭州電子科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B08B3/12 | 分類號(hào)： | B08B3/12;B08B13/00;G01J5/48 |
| 代理公司： | 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246 | 代理人： | 周希良 |
| 地址： | 310018 浙江*** | 國(guó)省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說(shuō)明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 紅外 陣列 測(cè)溫 超聲波 在線 除垢 智能 系統(tǒng) | ||
1.一種基于紅外陣列測(cè)溫的超聲波在線除垢防垢智能系統(tǒng)，其特征在于，包括
由ASIC芯片和外圍電路組成的控制部分、由超聲波電源和超聲波換能器組成的功率部分、由紅外陣列測(cè)溫傳感器決定的傳感器部分、由用于信號(hào)處理的軟件算法組成的智能識(shí)別部分、由采樣電路和報(bào)警電路組成的保護(hù)部分和由顯示器和鍵盤組成的交互部分；
所述的控制部分控制整個(gè)系統(tǒng)工作，包括接收溫度反饋信號(hào)，調(diào)整功率輸出，判斷報(bào)警條件并做出反應(yīng)；
所述功率部分將能量通過(guò)超聲波的形式傳導(dǎo)至待清潔的管道設(shè)備，通過(guò)超聲波在管道壁和液體介質(zhì)產(chǎn)生一系列的物理作用，達(dá)到防垢除垢目的；
所述傳感器部分的紅外陣列測(cè)溫傳感器檢測(cè)管道和環(huán)境溫度，向智能識(shí)別部分提供計(jì)算參數(shù)；
所述智能識(shí)別部分采集傳感器部分輸入的溫度信息，結(jié)合設(shè)定好的管道物理參數(shù)和轉(zhuǎn)換系數(shù)，計(jì)算當(dāng)前管道內(nèi)結(jié)垢情況，并將得出的垢層厚度與管道內(nèi)直徑比值作為反饋信號(hào)，調(diào)整功率部分輸出參數(shù)，以其更適合當(dāng)前的管道清潔要求；
所述的保護(hù)部分通過(guò)采樣電路采集超聲波電源和換能器的電壓電流信號(hào)，通過(guò)紅外陣列測(cè)溫傳感器獲取換能器壓電陶瓷的溫度，監(jiān)測(cè)超聲波電源的逆變電路過(guò)流和換能器過(guò)壓、過(guò)功率和過(guò)溫情況，在出現(xiàn)異常情況時(shí)報(bào)警；保護(hù)部分將電信號(hào)和溫度反饋信息發(fā)送至控制部分，由控制部分做出相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作，保障整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行；
所述交互部分的顯示器顯示所有信息，操作人員通過(guò)鍵盤設(shè)定相關(guān)計(jì)算和報(bào)警用參數(shù)和閾值；
其中智能識(shí)別部分分為垢層厚度計(jì)算和換能器功率調(diào)整，具體如下：
設(shè)管道干凈時(shí)液體平均溫度為T1，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度T中由紅外陣列傳感器測(cè)得外管道溫度顯示為T2；
設(shè)兩者呈線性關(guān)系，且液體溫度傳導(dǎo)系數(shù)為k1，則有：
T2＝k1T1
液體溫度傳導(dǎo)系數(shù)k1應(yīng)小于1，表示管道溫度由液體溫度傳導(dǎo)所得，且總是存在熱能損失；
再納入環(huán)境溫度影響，設(shè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度為T0，環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)為k0；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度越高，管道溫度因受環(huán)境溫度影響，表現(xiàn)出比標(biāo)準(zhǔn)溫度狀態(tài)下更高的溫度，反之亦然；有：
T2＝k1T1+k0(T0-T)
k0取值應(yīng)小于k1；
假定垢層成分穩(wěn)定，僅由厚度影響垢層熱傳導(dǎo)性質(zhì)，且垢層厚度對(duì)外壁溫度的影響體現(xiàn)為線性關(guān)系，則有：
T2＝(k1-dη)T1+k0(T0-T)
其中d為平均垢層厚度，η為垢層影響系數(shù)；
當(dāng)在T0的環(huán)境溫度中以內(nèi)外直徑分別為D2、D1的金屬管道運(yùn)輸T1溫度的液體時(shí)，若測(cè)得外管道溫度為T2，可知管道內(nèi)平均垢層厚度為：
其中kd為管壁厚度轉(zhuǎn)換系數(shù)；
假設(shè)管道內(nèi)外直徑和管壁厚度轉(zhuǎn)換系數(shù)為常量，則公式簡(jiǎn)化為：
將獲取的平均垢層厚度與管道內(nèi)直徑比較，設(shè)垢層影響系數(shù)為K，反映結(jié)垢對(duì)管道的影響程度；有：
當(dāng)K＝3％，為滿足防垢需求，保持換能器以20％額定功率工作；當(dāng)K3％，換能器功率線性增大：K值每增加1％，增大換能器輸出功率8.7％；當(dāng)P值大于額定功率的80％時(shí)，將P值限定在80％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外陣列測(cè)溫的超聲波在線除垢防垢智能系統(tǒng)，其特征在于，在一段管道的關(guān)鍵點(diǎn)布置少量的超聲波換能器和部分紅外陣列測(cè)溫傳感器單元，將軟件算法集成到超聲波電源附屬的控制芯片電路中，采取現(xiàn)場(chǎng)工作的方式，通過(guò)顯示器或數(shù)碼管顯示管道清潔情況。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于杭州電子科技大學(xué)，未經(jīng)杭州電子科技大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202110447883.0/1.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來(lái)源鉆瓜專利網(wǎng)。
