一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统。本发明专利技术以超声波电源驱动的超声波换能器为功率器件，向管道发生超声波，在管道和其中的液体介质中产生空化效应、高速微涡效应和剪切效应，较传统的高压水枪冲洗、人工清洁和化学试剂清理实现工作效率提高、清洁成本降低和环境污染减小；本发明专利技术以红外阵列测温传感器作为清洁效果反馈的输入端，较一般的超声波除垢设备，起到了实时监测除垢效果和不用停产和拆卸管道以检查清洁效果的功效；本发明专利技术结合红外阵列测温传感器提供的管道温度信息，实时调节换能器工作功率，较一般的超声波设备取得了节省能耗和延长清洁设备寿命等功效。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统
本专利技术涉及红外阵列测温和超声波除垢防垢技术，尤其涉及作用在食品饮料加工产线管道除垢上的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统。
技术介绍
超声波一般指超过人耳听觉上限的声波，超声波在介质中传播时表现出一定的规律，形成具有一定大小和形状的场。超声波本身携带能量，产生较大功率，在液体或固体中传播时使得介质振动速度极快，因此在传播介质中或介质边界处产生一系列的效果。这些效果包括液体中的空化效应和活化效应、液体和固体接触面上的高速微涡效应、固体界面间的剪切效应、固体表面的分子高频振动和固体面反射，可用于超声波管道除垢防垢。食品饮料加工产线使用金属管道运输饮料液体，受温差变化和摩擦力阻碍影响，管道内部在长时间使用过程中容易积累垢质，影响管道有效使用截面，污染运输液体。传统食品饮料加工产线管道除垢方法一般存在除垢过程繁琐、除垢效果不易观察和除垢防垢效率难以提高三个问题。就除垢过程繁琐方面来看，常用的管道污垢处理方法包括人工擦拭、高压水枪冲洗、化学清洗等方法。这些方法往往极为耗时，需要额本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，包括/n由ASIC芯片和外围电路组成的控制部分、由超声波电源和超声波换能器组成的功率部分、由红外阵列测温传感器决定的传感器部分、由用于信号处理的软件算法组成的智能识别部分、由采样电路和报警电路组成的保护部分和由显示器和键盘组成的交互部分；/n所述的控制部分控制整个系统工作，包括接收温度反馈信号，调整功率输出，判断报警条件并做出反应；/n所述功率部分将能量通过超声波的形式传导至待清洁的管道设备，通过超声波在管道壁和液体介质产生一系列的物理作用，达到防垢除垢目的；/n所述传感器部分的红外阵列测温传感器检测管道和环境温度，向智能识别部...

【技术特征摘要】
1.一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，包括
由ASIC芯片和外围电路组成的控制部分、由超声波电源和超声波换能器组成的功率部分、由红外阵列测温传感器决定的传感器部分、由用于信号处理的软件算法组成的智能识别部分、由采样电路和报警电路组成的保护部分和由显示器和键盘组成的交互部分；
所述的控制部分控制整个系统工作，包括接收温度反馈信号，调整功率输出，判断报警条件并做出反应；
所述功率部分将能量通过超声波的形式传导至待清洁的管道设备，通过超声波在管道壁和液体介质产生一系列的物理作用，达到防垢除垢目的；
所述传感器部分的红外阵列测温传感器检测管道和环境温度，向智能识别部分提供计算参数；
所述智能识别部分采集传感器部分输入的温度信息，结合设定好的管道物理参数和转换系数，计算当前管道内结垢情况，并将得出的垢层厚度与管道内直径比值作为反馈信号，调整功率部分输出参数，以其更适合当前的管道清洁要求
所述的保护部分通过采样电路采集超声波电源和换能器的电压电流信号，通过红外阵列测温传感器获取换能器压电陶瓷的温度，监测超声波电源的逆变电路过流和换能器过压、过功率和过温情况，在出现异常情况时报警；保护部分将电信号和温度反馈信息发送至控制部分，由控制部分做出相应保护动作，保障整个系统安全运行；
所述交互部分的显示器显示所有信息，操作人员通过键盘设定相关计算和报警用参数和阈值。


2.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，在一段管道的关键点布置少量的超声波换能器和部分红外阵列测温传感器单元，将软件算法集成到超声波电源附属的控制芯片电路中，采取现场工作的方式，通过显示器或数码管显示管道清洁情况。


3.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，在一个管道区域中大量布设超声波换能器和红外阵列测温传感器，通过无线的方式将采集信息传输到远程处理服务器，基于管道温度分布计算各区域垢层形成情况，控制不同区域的换能器做出相应功率调整。


4.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述控制部分的ASIC芯片经外围电路获取电源，接收温度反馈信号，提供智能识别部分物理支撑，以计算结果控制功率部分输出；接收各采样电路反馈信号，判断报警条件，并针对各种条件调整功率部分输出。


5.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述功率部分的超声波电源为超声波换能器提供电能和驱动信号，是将市电整流滤波后形成的直流电按需要经过逆变电路生成高频交流电，通过变压器和匹配网络激发超声波换能器工作；从换能器采集到的电流和电压信号会被用于调整换能器工作频率，确保换能器工作在谐振频率点上；
功率部分的超声波换能器垂直安装在管道表面，将高频声波通过波导或透声材料转换为管道的机械振动，在管道内形成一定形状的超声场，产生空化效应、高速微涡效应和剪切效应，通过缩小结晶核成型体积和破坏污垢结构，有效防止污垢形成或清除已形成的污垢。


6.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述传感器部分的红外阵列测温传感器是以外管道温度为主要指标，结合环境温度判断管道清洁程度，具体是根据外管道温度变化，结合环境温度和管道物理尺寸，间接判断管道内垢层厚度；所述红外阵列测温传感器是由一系列单热电堆红外传感器按照一定排列顺序组成的传感器阵列，通过红外辐射检测环境和物体的温度信息；红外阵列测温传感器将采集到的温度信息发送至...

【专利技术属性】
技术研发人员：董林玺，雷镭，颜海霞，李海，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33