一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置及控制方法。其中装置包括用于检测霜冰位置及霜冰厚度的超声波传感器；用于根据霜冰位置及霜冰厚度计算除霜超声波发生参数的控制器；以及用于根据所述控制器发送的除霜超声波发生参数，产生相应超声波信号的超声波发生器。本发明专利技术基于超声波除霜技术，可以准确检测霜冰的位置和厚度，并根据实际情况施加合适的超声波信号，实现局部除霜，避免了对整个保存箱内的温度影响，从而提高了除霜效率。从而提高了除霜效率。从而提高了除霜效率。

【技术实现步骤摘要】
一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及低温保存箱
，具体而言，尤其涉及一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置及控制方法。

技术介绍

[0002]医用超低温保存箱是一种用于储存生物样本和药品的特殊设备。由于需要长时间保存的样本通常需要在极低的温度下存储，因此超低温保存箱通常要求能够保持在
‑
80℃以下的极低温度，同时具有可靠的制冷和温度控制系统，以确保样本的稳定性和长期保存的可靠性。然而，长期使用超低温保存箱容易积累霜冰，这会降低保存箱的制冷效率和样本的保存质量。因此，除霜是超低温保存箱维护和管理的一个重要环节。
[0003]传统的超低温保存箱除霜方法包括手动除霜、水蒸气除霜和电加热除霜等。这些方法虽然可以有效地去除保存箱内部的霜冰，但是也存在一些问题。例如，手动除霜需要人工参与，成本较高；水蒸气除霜需要高温蒸汽，容易对保存箱内部产生负面影响；电加热除霜需要大量的能量消耗。
[0004]超声波除霜技术是一种新型的除霜技术，它利用超声波的震动作用在冰冻表面形成微小的空腔，然后利用热量传递和表面张力的作用使得霜冰从表面自然脱落。相比于传统的除霜方法，超声波除霜技术具有能耗低、除霜效率高、除霜时间短等优点。但是，现有的超声波除霜技术往往是对保存箱内部整体施加均匀的超声波信号，如存储有大量样本的医用超低温保存箱中，大范围的超声波信号会对保存箱性能产生影响，进而影响样品品质。此外在局部霜冰的情况下大范围施加超声波信号在一定程度上增加除霜系统能耗。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的不足，本专利技术提供一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置及控制方法，针对保存箱容易结霜的位置进行分别检测，一旦结霜到达一定程度，即可有针对性的启动局部除霜装置，不仅能够防止超声波影响样品品质，同时在一定程度上节省了除霜系统能耗。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置，包括：
[0008]用于检测霜冰位置及霜冰厚度的超声波传感器；
[0009]用于根据霜冰位置及霜冰厚度计算除霜超声波发生参数的控制器；
[0010]以及用于根据所述控制器发送的除霜超声波发生参数，产生相应超声波信号的超声波发生器。
[0011]进一步地，所述控制器还用于根据箱内温度激活所述超声波传感器，控制所述超声波传感器检测霜冰表面位置及霜冰厚度。
[0012]进一步地，通过所述超声波传感器检测霜冰位置及霜冰厚度，包括：
[0013]通过所述超声波传感器向霜冰表面发送检测信号，记录信号发射时刻以及信号发
射的时间；
[0014]通过所述超声波传感器接收反射信号，记录接收到反射信号的时间；
[0015]根据检测信号速度、信号发射时间以及信号反射计算信号在空气中传播的距离，根据检测信号速度、信号发射时刻以及接收到反射信号的时间计算出信号在霜层中传播的距离；
[0016]根据信号在空气中传播的距离确定位置信息；
[0017]根据信号在空气中传播的距离和信号在霜层中传播的距离获取霜层厚度信息。
[0018]进一步地，所述信号在空气中传播的距离根据以下公式获取
[0019]d1＝v
×
(t2
‑
t1)
[0020]其中，d1表示信号在空气中传播的距离，v表示检测信号的速度，t1表示检测信号发射的时间，t2表示超声波传感器接收到反射信号的时间。
[0021]进一步地，信号在霜层中传播的距离根据以下公式获取：
[0022]d2＝v
×
2(t2
‑
t0)
[0023]其中，d2表示信号在空气中传播的距离，v表示检测信号的速度，t2表示超声波传感器接收到反射信号的时间，t0表示信号发射时刻。
[0024]进一步地，通过所述超声波传感器检测霜冰位置及霜冰厚度，还包括在超声波发射器发送超声波除霜的过程中，对霜层的厚度进行检测：
[0025]获取霜层对声波传播的衰减系数；
[0026]通过所述超声波传感器向霜冰表面发送检测信号，记录信号发射时声波初始频率；
[0027]通过所述超声波传感器接收反射信号，记录接收到反射信号声波频率；
[0028]根据霜层对声波传播的衰减系数、声波初始频率以及反射信号声波频率f计算霜层厚度信息。
[0029]进一步地，所述霜层厚度根据以下公式获取：
[0030]h＝(f0/f
‑
1)/k
[0031]其中，h表示霜层厚度，f0表示声波初始频率，f表示反射信号声波频率，k表示霜层对声波传播的衰减系数。
[0032]进一步地，通过所述超声波传感器检测霜冰位置及霜冰厚度，还包括在超声波发射器发送超声波除霜的过程中，对霜层的厚度进行检测：
[0033]获取霜层对声波传播的衰减系数k；
[0034]通过所述超声波传感器向霜冰表面发送检测信号，记录信号发射时声波初始强度；
[0035]通过所述超声波传感器接收反射信号，记录接收到反射信号声波强度；
[0036]根据霜层对声波传播的衰减系数、声波初始强度以及反射信号声波强度计算霜层厚度信息。
[0037]进一步地，所述霜层厚度根据以下公式获取：
[0038]h＝
‑
ln(I/I0)/k
[0039]其中，，h表示霜层厚度，I0表示声波初始强度，I表示反射信号声波强度，k表示霜层对声波传播的衰减系数。
[0040]本专利技术还公开了一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0041]S1、开始程序；
[0042]S2、设置保存箱温度和除霜时间阈值；
[0043]S3、监测局部除霜区域的温度；
[0044]S4、当温度达到设定的除霜温度阈值时，启动局部除霜程序；
[0045]S5、控制器启动超声波传感器，对霜层位置和霜层厚度进行检测，确定需要进行局部除霜的区域，打开相应的超声波发生器；
[0046]S6、通过超声波振动作用，使霜冻层松动并融化；
[0047]S7、监测除霜效果，如果温度已经达到所需的保存温度，局部除霜程序结束；
[0048]S8、如果温度仍然高于所需保存温度，可以再次启动局部除霜程序，直到达到所需保存温度为止；
[0049]S9、关闭相应的超声波发生器，其他区域继续保持超低温状态；
[0050]S10、当保存箱内所有区域的温度都达到所需保存温度时，关闭超声波发生器控制系统；
[0051]S11、结束程序。
[0052]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0053]1、本专利技术具有高效性：本专利技术基于超声波除霜技术，可以快速有效地去除局部的霜冰，从而提高了除霜效率。
[0054]2、本专利技术具有精准性：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置，其特征在于，包括：用于检测霜冰位置及霜冰厚度的超声波传感器；用于根据霜冰位置及霜冰厚度计算除霜超声波发生参数的控制器；用于根据所述控制器发送的除霜超声波发生参数，产生相应超声波信号的超声波发生器。2.根据权利要求1所述的一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置，其特征在于，所述控制器还用于根据箱内温度激活所述超声波传感器，控制所述超声波传感器检测霜冰表面位置及霜冰厚度。3.根据权利要求1所述的一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置，其特征在于，通过所述超声波传感器检测霜冰位置及霜冰厚度，包括：通过所述超声波传感器向霜冰表面发送检测信号，记录信号发射时刻以及信号发射的时间；通过所述超声波传感器接收反射信号，记录接收到反射信号的时间；根据检测信号速度、信号发射时间以及信号反射计算信号在空气中传播的距离，根据检测信号速度、信号发射时刻以及接收到反射信号的时间计算出信号在霜层中传播的距离；根据信号在空气中传播的距离确定位置信息；根据信号在空气中传播的距离和信号在霜层中传播的距离获取霜层厚度信息。4.根据权利要求3所述的一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置，其特征在于，所述信号在空气中传播的距离根据以下公式获取d1＝v
×
(t2
‑
t1)其中，d1表示信号在空气中传播的距离，v表示检测信号的速度，t1表示检测信号发射的时间，t2表示超声波传感器接收到反射信号的时间。5.根据权利要求3所述的一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置，其特征在于，信号在霜层中传播的距离根据以下公式获取：d2＝v
×
2(t2
‑
t0)其中，d2表示信号在空气中传播的距离，v表示检测信号的速度，t2表示超声波传感器接收到反射信号的时间，t0表示信号发射时刻。6.根据权利要求4或5所述的一种医用超低温保存箱局部超声除霜装置，其特征在于，通过所述超声波传感器检测霜冰位置及霜冰厚度，还包括在超声波发射器发送超声波除霜的过程中，对霜层的厚度进行检测：获取霜层对声波传播的衰减系数；通过所述超声波传感器向霜冰表面发送检测信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚骥，刘发柱，苏嵋华，王福滋，庞皓文，肖振，崔宏伟，慕吉升，孙晓雪，梁晶晶，
申请(专利权)人：冰山松洋生物科技大连有限公司，
类型：发明
国别省市：