基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置，其包括：至少一条线缆，至少一个混合变频超声波装置和主机。线缆用于连接主机和混合变频超声波装置。混合变频超声波装置包括超兆声波一体化振子，超兆声波一体化振子包括同时工作的超声波振子和兆声波振子。主机包括伞型外壳、浮台、太阳能板、与太阳能板连接的电池组、若干线缆接口和控制系统。控制系统用于根据水生物及病害的类型实时调节超兆声波一体化振子的超声波振子和兆声波振子的超声波频率和工作时间。水生物及病害防御装置产生的混合相控阵线聚焦声波能够产生空化效应，定向高效地防止水生物及病害生成并附着于船舶设备或水下养殖设备的表面。表面。表面。

【技术实现步骤摘要】
基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置


[0001]本专利技术涉及水下船舶和水下养殖
，尤其涉及水生物及病害防御装置。

技术介绍

[0002]对海洋中的一些物体，尤其是养殖网箱、船舶、钻井平台、码头、滨海电厂的排水明渠的拦污网、管道、取排水口等，生长在其表面的动物、植物和微生物等海洋生物的分泌物和腐烂后的残存物体呈酸性，都有极大的危害。一旦在船舶设备或者养殖设备的表面附着大量水生物及病害，就需要耗费较高成本进行清洗，目前流行的清洗方式是蛙人潜入下去，携带空化射流装置，利用高压水流产生空化效应清洗，但是存在一定风险，并且高能耗。因此，水下工业生产中，迫切需要一种能够提前预防水生物及病害生成和附着在水下船舶或者水下养殖设备的表面的方案。

技术实现思路

[0003]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置，包括：
[0004]至少一条线缆，线缆的一端连接于主机的线缆接口，另一端连接于混合变频超声波装置；
[0005]至少一个混合变频超声波装置，混合变频超声波装置包括至少三个混合变频超声波换能器，混合变频超声波换能器包括一个或多个超兆声波一体化振子，超兆声波一体化振子包括超声波振子和兆声波振子，超兆声波一体化振子的超声波振子和兆声波振子同时工作；
[0006]主机，所述主机包括伞型外壳、浮台、太阳能板、与太阳能板连接的电池组、若干线缆接口和控制系统；浮台设置于伞型外壳的下边缘；太阳能板设置于伞型外壳的外表面；电池组和集成电路主机均设置于伞型外壳下的水上空间内；控制系统用于根据水生物及病害的类型实时调节超兆声波一体化振子的超声波振子和兆声波振子的超声波频率和工作时间。
[0007]本申请中的“水生物及病害”包括但不限于藤壶、海藻、对养殖品种有害的寄生虫、蚂蟥、彩泥虫、病毒细菌等。
[0008]进一步地，所述混合变频超声波换能器由带有高速AD转换的驱动电路连接带有变幅杆的高功率压电陶瓷驱动电路锁相环PLL装置，然后链接由多个条状弧形压电陶瓷组成一个换能器，随后链接由一个圆柱形超声波振子内嵌一个锥形兆声波振子组合而成的一体化振子，圆锥型的兆声波振子设于所述中空的圆柱状的超声波振子的内部空间中，所述基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置用于防止水生物及病害生成并附着于船舶设备的表面。通过声波干涉实验，此装置可以最大程度的扩大覆盖范围，并将声波覆盖距离控制在一定范围内。
[0009]进一步地，所述混合变频超声波换能器由一个中空的六棱柱型振子仓、六个独立
的超兆声波一体化振子和六个独立的超声波震动板组成；振子仓里安装一个有6方向，角度为60度的6个压电陶瓷组成换能器结构，并使用高功率压电陶瓷驱动电路锁相环PLL和高速AD转换，且超声波震动板、六棱柱型振子仓的仓室的共振频率和超兆声波一体化振子的超声波频率相同，在一个范围内，根据所需，将声波控制在一定范围内，并可全相覆盖；六个独立的超声波震动板呈喇叭状围绕在六棱柱型振子仓的外侧；六个超兆声波一体化振子的一端嵌入振子仓的侧壁，另一端紧贴震动板；振子仓和震动板都是金属板；六个独立的超声波震动板用于进一步放大超声波振幅面积从而实现360度覆盖整个养殖水域，所述基于混合变频超声波的同步水下生物及病害防御装置用于防止水生物及病害生成并附着于养殖设备的表面。现有技术中超声波换能器的超声波覆盖角度为120度范围内调节，无法360度全方位覆盖，因此，工作效率低，效果差。同时现有技术中声波长度无法准确控制，现有产品覆盖范围为100米以上，对于养殖环境和传播环境中，会对其他的范围造成影响。此专利技术通过高压数字锁相环，及相控阵变频，可以根据需求，设定覆盖范围一般在30
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50米范围内。
[0010]进一步地，基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置进一步包括用于接收远程控制指令的无线通信系统和定位系统。优选地，无线通信系统包括蓝牙及4G的远距离通信系统，通过SDR技术，实现安全私密的通信网络。
[0011]进一步地，所述混合变频超声波装置采用相控阵技术和线聚技术，同步产生混合相控阵线聚焦声波。混合变频超声波装置由至少三个混合变频超声波换能器组成，利用相控阵技术，实现多组超声波协同工作产成需要的超声波灭菌的压力；再经过线聚焦技术，将HIFU(high intensity focused ultrasound)技术由点到线的改进，加强扫描宽度，提高效率，并实现定向聚能：装置和物体之际，存在一定的间隙，0.5mm
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5cm之间，利用海水进行耦合，从而产生高压线聚焦频率在20KHz
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900kHz之间的低频波段超声波，定向的作用于物体表面。
[0012]进一步地，控制系统用于采用基于最小均方算法和互相关算法构建的相控阵声波束合成模型控制超声波的发射距离小于30米
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50米并距离可调，并可根据需求扩大缩小范围。
[0013]进一步地，所述超兆声波一体化振子的圆柱形超声波振子产生的超声波频率为20khz
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100khz，所述超兆声波一体化振子的锥形兆声波振子产生的超声波频率为300khz
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900khz，所述控制系统根据水生物及病害的类型分别实时独立控制圆柱形超声波振子和锥形兆声波振子的超声波频率。
[0014]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0015]本申请提供的基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置产生的混合相控阵线聚焦声波能够产生纳米级空化效应，将能量汇聚于生物体，高压高温以及空化效应超生的气泡爆炸，将物体细胞膜击碎消灭，从而定向高效地防止水生物及病害生成并附着于船舶设备和水下养殖设备的表面。本申请的水生物及病害防御装置能够根据附着物特性调节超声波功率及震动频率，振子紧贴目标物体，产生共振。频率在20khz
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900khz之间切换。同时产生两种混合声波，外围的超声波振子的频率较低，波长较长，产生驻波效应；内部的兆声波振子，频率较高，波长较短，能量巨大，瞬间产生纳米级的空化效果，300
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900khz的超声波频率可产生纳米级空化气泡，比普通超声波的空化效果更细腻更多，在作用面区域产生高能高压空化效应，破坏生物表面有机保护膜，并且持续高能，击碎溶解生物
外壳及生物活体，以此将病害和病菌杀死，从而更好防止水生物及病害附着于船用设备的表面。通过换能器的控制电路，产生可变频率超声波高频震动，针对不同的生物，使用不同的频率，既可以防止其他生物误伤，也可以更有效的清除微笑的细菌和病毒。产生的空化破坏藻类的光合作用，使得附着在物体的生物膜脱落，造成其他生物无法寄生。
[0016]此外，本申请的水生物及病害防御装置还具有工作效率高、密闭性好、超声波覆盖范围可控(集成电路主机采用特定算法可使超声波发射距离控制在30米之内并距离可调)、对设备表面无损伤、一机多用(适用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置，其特征在于，包括：至少一条线缆，线缆的一端连接于主机的线缆接口，另一端连接于混合变频超声波装置；至少一个混合变频超声波装置，混合变频超声波装置包括至少三个混合变频超声波换能器，混合变频超声波换能器包括一个或多个超兆声波一体化振子，超兆声波一体化振子包括超声波振子和兆声波振子，超兆声波一体化振子的超声波振子和兆声波振子同时工作；主机，所述主机包括伞型外壳、浮台、太阳能板、与太阳能板连接的电池组、若干线缆接口和控制系统；浮台设置于伞型外壳的下边缘；太阳能板设置于伞型外壳的外表面；电池组和集成电路主机均设置于伞型外壳下的水上空间内；控制系统用于根据水生物及病害的类型实时调节超兆声波一体化振子的超声波振子和兆声波振子的超声波频率和工作时间。2.如权利要求1所述的基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置，其特征在于，所述混合变频超声波换能器由带有高速AD转换的驱动电路连接带有变幅杆的高功率压电陶瓷驱动电路锁相环PLL装置，然后链接由多个条状弧形压电陶瓷组成一个换能器，随后链接由一个圆柱形超声波振子内嵌一个锥形兆声波振子组合而成的一体化振子，圆锥型的兆声波振子设于所述中空的圆柱状的超声波振子的内部空间中，所述基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置用于防止水生物及病害生成并附着于船舶设备的表面。3.如权利要求1所述的基于混合变频超声波的同步多声道水生物及病害防御装置，其特征在于，所述混合变频超声波换能器由一个中空的六棱柱型振子仓、六个独立的超兆声波一体化振子和六个独立的超声波震动板组成；振子仓里安装一个有6方向且角度为60度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晋宝，孟祥君，郭建明，
申请(专利权)人：孟祥君高创科技工业发展海南有限公司郭建明，
类型：发明
国别省市：