專利名稱：超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波生物處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的超聲波生物處理方法是通過(guò)事先設(shè)定或選擇超聲波發(fā)生設(shè)備的某一工作頻率，然后以該頻率的超聲波作用于處理對(duì)象。但超聲波對(duì)對(duì)象的處理速率與超聲波頻率高度相關(guān)，超聲波頻率不同，處理效率大不相同；而且，處理對(duì)象的生物細(xì)胞種類更與超聲波頻率高度相關(guān)，不同的生物細(xì)胞，對(duì)不同頻率超聲波的敏感性大不相同。這就造成了現(xiàn)有超聲波生物處理方法的初次超聲波頻率確定的盲目性，進(jìn)而，對(duì)額外進(jìn)行超聲波頻率分析、 確定形成依賴性。實(shí)際工作過(guò)程是利用某生物細(xì)胞在不同頻率下的處理情況，進(jìn)行分組對(duì)照、分析確定，得到有關(guān)數(shù)據(jù)；在以后的工作中，沿用該特定對(duì)象的數(shù)據(jù)，經(jīng)驗(yàn)地確定適合的超聲波頻率。這已是習(xí)慣做法。本質(zhì)上，這樣的方法并不能保證所工作的超聲波頻率就是對(duì)對(duì)象高效的最佳頻率，也不能對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行精確的精細(xì)頻率調(diào)整，積累的經(jīng)驗(yàn)也就不是最佳工藝的；加之，該方法不僅在初期大量耗費(fèi)人力、財(cái)力、物力，而且在沿用期也經(jīng)常地要求觀察、調(diào)整和維護(hù)。鑒于此，有必要研發(fā)一種新的高效策略，使超聲波生物處理工作不再沿用先經(jīng)分組對(duì)照、分析確定超聲波頻率，再經(jīng)驗(yàn)地確定所需頻率的低效做法，而是將確定所需頻率的過(guò)程最大限度地高效、自動(dòng)化進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容為彌補(bǔ)現(xiàn)有單一頻率超聲波在生物處理應(yīng)用中的不足，本實(shí)用新型提供一種超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由操控終端、超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)、換能執(zhí)行環(huán)節(jié)、 處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)、檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)組成；操控終端通過(guò)控制、反饋信號(hào)線路連接到寬頻域超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)，超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)通過(guò)電力電纜，連接到處理槽罐內(nèi)的換能執(zhí)行環(huán)節(jié)；處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)配置處的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，通過(guò)前述電力電纜的附帶屏蔽芯線，連接到超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)接端子，以與送向操控終端的反饋信號(hào)線連接；處理槽罐作為生物處理流程的核心環(huán)節(jié)，其原處理液從其下底中心的管路入口流入，生成處理液經(jīng)其側(cè)壁上部的出口管路流出。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是通過(guò)對(duì)處理液處理作用區(qū)域的濃度監(jiān)測(cè)，利用程序計(jì)算，依次在各個(gè)頻帶上，在設(shè)定模式下得到濃度變化的動(dòng)態(tài)，依據(jù)該動(dòng)態(tài)，確定最佳工藝頻率點(diǎn)。其運(yùn)行控制的過(guò)程為根據(jù)換能器可高效耦合帶寬，人工設(shè)置各處理頻帶的上、下限頻率，并配置與相應(yīng)頻帶中心頻率匹配的換能器-變幅桿(-工具頭)振子；——通過(guò)操控終端，人工統(tǒng)一設(shè)置包括超聲波處理脈沖間歇比、脈沖寬度、頻率搜索速率等的處理模式，以及超聲波電源輸出功率；——依次從各頻帶下限開(kāi)始自下而上(或從其上限開(kāi)始自上而下)掃頻運(yùn)行，即處理槽罐中的處理液在換能器振子端面下，受超聲波空化作用而產(chǎn)生不同濃度的處理產(chǎn)物；同時(shí)，利用蛋白質(zhì)對(duì)200nM 400nM光譜的吸收特性，在處理槽罐裝設(shè)紫外線檢測(cè)裝置， 利用其紫外線接收器，接收到受不同濃度處理產(chǎn)物吸收后而不同的紫外線光通量信號(hào)，使之以相應(yīng)變化幅度的電信號(hào)反饋給操控終端；在操控終端內(nèi)，加設(shè)具有模數(shù)轉(zhuǎn)換、處理和數(shù)據(jù)通訊功能的A/D板作為反饋信號(hào)處理單元，將濃度反饋電信號(hào)轉(zhuǎn)化為反映處理效率的數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸，由CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制使用；——當(dāng)處理槽罐紫外線檢測(cè)裝置檢測(cè)到高效處理頻帶時(shí)，保持該處理頻帶各運(yùn)行參數(shù)；否則，在原已運(yùn)行的處理頻帶組合外，人工重新設(shè)置各處理頻帶上、下限頻率，并配置與相應(yīng)頻帶中心頻率匹配的換能器-變幅桿(-工具頭)振子；——如果高效處理頻帶為上端頻帶(或下端頻帶)，保持該處理頻帶各運(yùn)行參數(shù)， 并在原已運(yùn)行的處理頻帶組合上端(或下端)以外，人工重新設(shè)置擴(kuò)展的各處理頻帶的上、 下限頻率，并配置與相應(yīng)頻帶中心頻率匹配的換能器-變幅桿(-工具頭)振子；否則，接下
止
少；—從同頻帶下限開(kāi)始自下而上(或從其上限開(kāi)始自上而下)依次掃頻運(yùn)行；—當(dāng)處理槽罐紫外線檢測(cè)裝置檢測(cè)到高效處理頻率時(shí)，保持該處理頻率各運(yùn)行參數(shù)；否則，在同頻帶繼續(xù)掃頻運(yùn)行；——處理頻帶上下限頻率匯聚到檢測(cè)到的高效頻率點(diǎn)，并控制、鎖定到該高效頻率；——在高效頻率點(diǎn)鎖定運(yùn)行；——當(dāng)處理槽罐紫外線檢測(cè)裝置檢測(cè)到處理效率處于漸近趨于零的過(guò)程，即光通量信號(hào)幅度趨于飽和時(shí)，說(shuō)明液體液位已低于換能器振子端面；否則，在同頻帶繼續(xù)掃頻運(yùn)行。其控制功能結(jié)構(gòu)配置的技術(shù)方案為通過(guò)上位機(jī)PC，操控終端行使控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程、參數(shù)設(shè)置，并換能器參數(shù)設(shè)置其頻帶上下頻率的功能；通過(guò)超聲波電力產(chǎn)生、 換能執(zhí)行、處理槽罐紫外線檢測(cè)和檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換功能的系統(tǒng)配置，系統(tǒng)行使所在頻帶上掃描頻率超聲波處理并檢測(cè)產(chǎn)生物光吸收量、反饋處理效率信號(hào)的功能；通過(guò)操作終端的掃頻模式與功率給定環(huán)節(jié)，行使掃頻模式與功率給定模塊行使超聲波處理脈沖間歇比、處理模式與電源輸出功率給定的功能；通過(guò)寬頻域超聲波電力產(chǎn)生裝置，行使將市電電力轉(zhuǎn)換為超聲波電力的功能；通過(guò)換能器-變幅桿(-工具頭)振子結(jié)構(gòu)，換能執(zhí)行環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)將超聲波電能轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械能的功能；通過(guò)紫外線發(fā)射、接收對(duì)管在處理槽罐上的配置，處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)利用被處理液中不同濃度產(chǎn)生物的不同光吸收作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外線光通量變化的檢測(cè)，反映處理液中產(chǎn)生物的濃度變化；利用紫外線接收器將接收到的紫外線光通量變化信號(hào)同步換為相應(yīng)的濃度變化電信號(hào)，檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)通過(guò)低噪聲、高輸入阻抗運(yùn)放的比較、放大等電路結(jié)構(gòu)，將發(fā)射器得到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與接收器送出的濃度變化電信號(hào)加以比較、放大，按所設(shè)定的處理脈沖間歇比、模式，形成處理效率變化檢測(cè)電信號(hào)， 作為超聲波處理效率的反饋信號(hào)，送給操控能終端。本實(shí)用新型的有益效果是通過(guò)多頻帶依次搜索、捕捉、控制鎖定最佳處理頻率， 和紫外線通量檢測(cè)、電腦功能設(shè)定等功能的技術(shù)提升，在以下幾方面表現(xiàn)出了其有益效果 便于通過(guò)程序軟件的改變，方便地調(diào)整控制方案和實(shí)現(xiàn)多種新型控制策略，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)儲(chǔ)存，有助于實(shí)現(xiàn)超聲波生物處理的智能化；可連續(xù)監(jiān)控、調(diào)節(jié)換能器、變幅桿、工具頭的頻率以提供最佳的超聲輸出；其利用顯示器的過(guò)程監(jiān)控、參數(shù)圖示功能不僅可對(duì)所有處理運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行專門編程，還可以用圖形表達(dá)超聲頻率、功率、處理速度和處理過(guò)程理化參數(shù)的變化；通過(guò)其操控終端的人機(jī)對(duì)話方式，可對(duì)處理程序進(jìn)行調(diào)整，操作人員可按提示輸入有關(guān)數(shù)據(jù)，操作直觀明了 ；免去了分組對(duì)照、分析確定最佳頻率的漫長(zhǎng)時(shí)間消耗， 容易找到各種生物細(xì)胞處理的合適頻率，從而成倍提高處理效率；有利于建立其最佳工藝條件，積累第一手資料。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例系統(tǒng)配置示意圖。圖2是本實(shí)施例的系統(tǒng)控制功能結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實(shí)施例的處理槽罐配置示意圖。圖4是本實(shí)施例系統(tǒng)控制功能結(jié)構(gòu)的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)電路圖。在
圖1、圖2、圖3和圖4中1.操控終端，11.總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)，12.掃頻模式與功率給定環(huán)節(jié)，2.超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)，3.換能執(zhí)行環(huán)節(jié)，4.處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)，5.檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，a.超聲波信號(hào)發(fā)生環(huán)節(jié)，b.隔離驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)，c.功率放大環(huán)節(jié)，d.功率、頻率匹配環(huán)節(jié)，e.功率、頻率控制環(huán)節(jié)。在圖3和圖4中31.換能器振子端面，32.超聲波電力輸出線，41.處理槽罐， 42.處理液，43.紫外線發(fā)射器，44.紫外線發(fā)射驅(qū)動(dòng)線，45.紫外線接收器，51.檢測(cè)信號(hào)反饋線。在圖4中LED為紫外線發(fā)射管，Re為紫外線發(fā)射管限流保護(hù)電阻，Drl^Dr2為紫外線接收管，R1^ R2為紫外線接收器橋臂平衡電阻，R為運(yùn)算放大器靜態(tài)偏流電阻，A為運(yùn)算放大器，Rf為運(yùn)算放大器反饋電阻，E為電路工作電源；AD為A/D板，CPU為中央處理單元。
具體實(shí)施方式
利用寬頻域超聲波電源裝置，考慮到換能器的諧振性能，在超聲波電源裝置工作頻域內(nèi)，采用多頻帶組合搜索、捕捉、控制鎖定最佳處理頻率的運(yùn)行策略，在各個(gè)由上、下限頻率界定的頻帶上順次進(jìn)行掃頻，其中上、下限頻率與掃描形式均可人工定義，也可自動(dòng)連續(xù)續(xù)接。在各個(gè)頻帶上，通過(guò)對(duì)處理液作用區(qū)域的濃度監(jiān)測(cè)，利用程序計(jì)算，在設(shè)定模式下依次得到濃度變化的動(dòng)態(tài)，依據(jù)該動(dòng)態(tài)，確定最佳工藝頻率點(diǎn)。在
圖1的系統(tǒng)配置示意圖中系統(tǒng)由操控終端1、超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2、換能執(zhí)行環(huán)節(jié)3、處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)4、檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5組成。操控終端1通過(guò)控制、反饋信號(hào)線路連接到寬頻帶超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2。其中，超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2通過(guò)電力電纜連接到處理槽罐中的換能執(zhí)行環(huán)節(jié)3 ；處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)4配置處的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5，通過(guò)前述電力電纜的附帶屏蔽芯線，連接到超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2的轉(zhuǎn)接端子，以與送向操控終端1的反饋信號(hào)線連接。處理槽罐作為生物處理流程的核心環(huán)節(jié)，其原處理液從其下底中心的管路入口流入，生成處理液經(jīng)其側(cè)壁上部的出口管路流出。在圖2所示的系統(tǒng)控制功能結(jié)構(gòu)框圖中總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)11， 通過(guò)上位機(jī)PC，在控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程、參數(shù)設(shè)置，并根據(jù)各頻帶及其換能器參數(shù)設(shè)置其頻帶上、下限頻率；超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2、換能執(zhí)行環(huán)節(jié)3、處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié) 4和檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5的系統(tǒng)配置，行使掃描頻率超聲波處理并檢測(cè)產(chǎn)生物光吸收量、 反饋處理效率信號(hào)的功能；掃頻模式與功率給定環(huán)節(jié)12，通過(guò)配置在超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié) 2上的操作執(zhí)行單元，行使執(zhí)行功能，實(shí)現(xiàn)總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)11所做的超聲波處理脈沖間歇比、模式與電源輸出功率給定；超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2，通過(guò)超聲波電源裝置，行使將市電電力轉(zhuǎn)換為超聲波電力的功能；換能執(zhí)行環(huán)節(jié)3，通過(guò)換能器-變幅桿 (-工具頭)振子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將超聲波電能轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械能的功能；處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)4，通過(guò)紫外線發(fā)射、接收對(duì)管在處理槽罐上的配置，利用處理液中不同濃度產(chǎn)生物的不同光吸收作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外線光通量變化的檢測(cè)，反映處理液中產(chǎn)生物的濃度變化；檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5，利用紫外線接收器將接收到的紫外線光通量變化信號(hào)同步換為相應(yīng)的濃度變化電信號(hào)，通過(guò)低噪聲、高輸入阻抗運(yùn)放的比較、放大電路結(jié)構(gòu)，將發(fā)射器得到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與接收器送出的濃度變化電信號(hào)加以比較、放大，送給總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)11。在圖2所示系統(tǒng)控制功能結(jié)構(gòu)框圖的超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2的功能配置中超聲波信號(hào)發(fā)生環(huán)節(jié)a，通過(guò)單片機(jī)MCU及其外圍電路結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生所需頻率正弦波信號(hào)；隔離驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)b，通過(guò)專用IGBT或M0SFEET驅(qū)動(dòng)芯片及其外圍電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所需頻率正弦波包絡(luò)及相應(yīng)于所需功率占空比的PWM功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)；功率放大環(huán)節(jié)c，通過(guò)IGBT或M0SFEET器件及其電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)PWM驅(qū)動(dòng)下的直流-交流電力逆變；功率、頻率匹配環(huán)節(jié)d，通過(guò)電感耦合及其電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將PWM交流電力與換能器的諧振匹配，同時(shí)取得功率、頻率反饋信號(hào)；功率、頻率控制環(huán)節(jié)e，通過(guò)反饋信號(hào)處理電路、鎖相環(huán)路等，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定功率、頻率的跟蹤、鎖定和控制。超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2的功能已有許多成熟的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在圖3所示的處理槽罐配置示意圖中換能器-變幅桿(-工具頭)振子結(jié)構(gòu)的換能器振子端面31，置于處理槽罐的中心偏上部位，是最終實(shí)現(xiàn)超聲波換能執(zhí)行環(huán)節(jié)3的工作面。在其下面附近空間區(qū)域，處理液42中的生物細(xì)胞由于超聲波的空化作用而產(chǎn)生游離產(chǎn)物，從而使處理液42的濃度上升，上升的速度與超聲波頻率相關(guān)。超聲波電力輸出線 32，將超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2的電力輸出端子與超聲波換能執(zhí)行環(huán)節(jié)3的換能器電力輸入端子連接，將超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)2產(chǎn)生的超聲波電力送給換能器。處理槽罐41作為處理液42承載容器，可以是封閉式盒槽罐，也可以通過(guò)下底和側(cè)壁分別裝配入液管和出液管， 使其中的處理液42勻速流動(dòng)；處理槽罐41的左側(cè)和右側(cè)，分別安裝紫外線發(fā)射器43和裝有紫外線接收器45的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5，并使紫外線發(fā)射器43和紫外線接收器45頭面相對(duì)，兩器件的光軸心線穿過(guò)換能器振子端面31中心線下方，距離換能器振子端面31約一個(gè)端面半徑長(zhǎng)度；紫外線發(fā)射器43通過(guò)紫外線發(fā)射驅(qū)動(dòng)線44連接到檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5 ； 檢測(cè)信號(hào)反饋線51連接檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5與操控終端1的上位機(jī)PC，將檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)5輸出的超聲波處理效率反饋信號(hào)送給總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)11。在圖4所示的系統(tǒng)控制功能結(jié)構(gòu)的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)電路圖中紫外線發(fā)射管 LED與紫外線發(fā)射管限流保護(hù)電阻Re串聯(lián)，按正向跨接在電路工作電源E正極與地之間。 紫外線接收管Dri與紫外線接收器橋臂平衡電阻&串連，紫外線接收管Drt與紫外線接收器橋臂平衡電阻R1串連，以此構(gòu)成的紫外線接收器的兩橋臂；在兩橋臂的一端，紫外線接收管 Drl與紫外線接收器橋臂平衡電阻隊(duì)連接；在兩橋臂的另一端，紫外線接收管Drt與紫外線
7接收器橋臂平衡電阻&連接；兩端連接點(diǎn)按正向跨接在電路工作電源E正極與地之間；兩橋臂兩側(cè)的χ點(diǎn)和y點(diǎn)分別連接到運(yùn)算放大器A的同相輸入端和反相輸入端。運(yùn)算放大器靜態(tài)偏流電阻R跨接在電路工作電源E正極與運(yùn)算放大器A的反相輸入端之間，運(yùn)算放大器反饋&電阻跨接在運(yùn)算放大器A的輸出端與反相輸入端之間。在操控終端1內(nèi)PC機(jī)的總線擴(kuò)展槽中，插入具有模數(shù)轉(zhuǎn)換、處理和數(shù)據(jù)通訊功能的A/D板AD，作為反饋信號(hào)處理單元，將濃度反饋電信號(hào)轉(zhuǎn)化為反映處理效率的數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸，由中央處理單元CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制使用；運(yùn)算放大器A的輸出端，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)反饋線51，以雙端輸入方式，連接到操控終端1內(nèi)A/D板AD的模擬輸入端子。
權(quán)利要求1.一種超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)由操控終端(1)、超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)( 裝置、換能執(zhí)行環(huán)節(jié)( 器件、處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)(4)和檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)( 裝置組成；操控終端(1)通過(guò)控制、反饋信號(hào)線路連接到寬頻域超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)O)，超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)( 通過(guò)電力電纜，連接到處理槽罐內(nèi)的換能執(zhí)行環(huán)節(jié) (3)；處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)(4)配置處的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)(5)，通過(guò)前述電力電纜的附帶屏蔽芯線，連接到超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)(2)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)接端子，以與送向操控終端(1)的反饋信號(hào)線連接；處理槽罐作為生物處理流程的核心環(huán)節(jié)，其原處理液從其下底中心的管路入口流入，生成處理液經(jīng)其側(cè)壁上部的出口管路流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)，其特征是操控終端 (1)包括總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)和掃頻模式與功率給定環(huán)節(jié)(12)，總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)(11)由上位機(jī)PC構(gòu)成，掃頻模式與功率給定環(huán)節(jié)(12)由配置在超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)( 上的操作執(zhí)行單元構(gòu)成；超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)O)由超聲波電源裝置構(gòu)成；換能執(zhí)行環(huán)節(jié)(3)由換能器-變幅桿-工具頭振子結(jié)構(gòu)構(gòu)成；處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)(4)由配置在處理槽罐上的紫外線發(fā)射、接收對(duì)管構(gòu)成；檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)( 由低噪聲、高輸入阻抗運(yùn)放的比較、放大電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)，其特征是超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)( 裝置由超聲波信號(hào)發(fā)生環(huán)節(jié)(a)、隔離驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)(b)、功率放大環(huán)節(jié)(C)、功率、頻率匹配環(huán)節(jié)(d)和功率、頻率控制環(huán)節(jié)(e)組成；超聲波信號(hào)發(fā)生環(huán)節(jié) (a)，通過(guò)單片機(jī)MCU及其外圍電路結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生所需頻率正弦波信號(hào)；隔離驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)(b)，通過(guò)專用IGBT或M0SFEET驅(qū)動(dòng)芯片及其外圍電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所需頻率正弦波包絡(luò)及相應(yīng)于所需功率占空比的PWM功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)；功率放大環(huán)節(jié)(c)，通過(guò)IGBT或M0SFEET器件及其電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)PWM驅(qū)動(dòng)下的直流-交流電力逆變；功率、頻率匹配環(huán)節(jié)(d)，通過(guò)電感耦合及其電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將PWM交流電力與換能器的諧振匹配，同時(shí)取得功率、頻率反饋信號(hào)；功率、頻率控制環(huán)節(jié)(e)，通過(guò)反饋信號(hào)處理電路、鎖相環(huán)路，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定功率、頻率的跟蹤、鎖定和控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)，其特征是最終實(shí)現(xiàn)超聲波換能執(zhí)行環(huán)節(jié)(3)的工作面，是換能器-變幅桿-工具頭振子結(jié)構(gòu)的換能器振子端面(31)，置于處理槽罐的中心偏上部位；超聲波電力輸出線(32)，將超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)O)的電力輸出端子與超聲波換能執(zhí)行環(huán)節(jié)(3)的換能器電力輸入端子連接，將超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)( 產(chǎn)生的超聲波電力送給換能器；處理槽罐Gl)作為處理液0 的承載容器，可以是封閉式盒槽罐，也可以通過(guò)下底和側(cè)壁分別裝配入液管和出液管，使其中的處理液0 勻速流動(dòng)；處理槽罐Gl)的左側(cè)和右側(cè)，分別安裝紫外線發(fā)射器 (43)和裝有紫外線接收器G5)的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)(5)，并使紫外線發(fā)射器03)和紫外線接收器G5)頭面相對(duì)，兩器件的光軸心線穿過(guò)換能器振子端面(31)中心線下方，距離換能器振子端面(31) —個(gè)端面半徑長(zhǎng)度；紫外線發(fā)射器G3)通過(guò)紫外線發(fā)射驅(qū)動(dòng)線G4)連接到檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)(5)；檢測(cè)信號(hào)反饋線(51)連接檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)( 與操控終端 (1)的上位機(jī)PC，將檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)( 輸出的超聲波處理效率反饋信號(hào)送給總控、顯示及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置功能環(huán)節(jié)(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)，其特征是在檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)(5)中，紫外線發(fā)射管(LED)與紫外線發(fā)射管限流保護(hù)電阻OO 串聯(lián)，按正向跨接在電路工作電源(E)正極與地之間；紫外線接收管(Dri)與紫外線接收器橋臂平衡電阻(R2)串連，紫外線接收管(Drt)與紫外線接收器橋臂平衡電阻(R1)串連，以此構(gòu)成的紫外線接收器的兩橋臂；在兩橋臂的一端，紫外線接收管(Dri)與紫外線接收器橋臂平衡電阻(R1)連接；在兩橋臂的另一端，紫外線接收管(DJ與紫外線接收器橋臂平衡電阻 (R2)連接；兩端連接點(diǎn)按正向跨接在電路工作電源E正極與地之間；兩橋臂兩側(cè)的χ點(diǎn)和 y點(diǎn)分別連接到運(yùn)算放大器㈧的同相輸入端和反相輸入端；運(yùn)算放大器靜態(tài)偏流電阻(R) 跨接在電路工作電源(E)正極與運(yùn)算放大器A的反相輸入端之間，運(yùn)算放大器反饋(Rf)電阻跨接在運(yùn)算放大器(A)的輸出端與反相輸入端之間；在操控終端(1)內(nèi)PC機(jī)的總線擴(kuò)展槽中，插入具有模數(shù)轉(zhuǎn)換、處理和數(shù)據(jù)通訊功能的A/D板(AD)；運(yùn)算放大器(A)的輸出端， 通過(guò)檢測(cè)信號(hào)反饋線(51)，以雙端輸入方式，連接到操控終端(1)內(nèi)A/D板(AD)的模擬輸入端子。
專利摘要一種超聲波生物優(yōu)化處理的頻率控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由操控終端(1)、超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)(2)、換能執(zhí)行環(huán)節(jié)(3)、處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)(4)和檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)(5)組成；操控終端(1)通過(guò)控制、反饋信號(hào)線路連接到寬頻域超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)(2)，超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)(2)通過(guò)電力電纜，連接到處理槽罐內(nèi)的換能執(zhí)行環(huán)節(jié)(3)；處理槽罐紫外線檢測(cè)環(huán)節(jié)(4)配置處的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)(5)，通過(guò)前述電力電纜的附帶屏蔽芯線，連接到超聲波電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)(2)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)接端子，以與送向操控終端(1)的反饋信號(hào)線連接；處理槽罐作為生物處理流程的核心環(huán)節(jié)，其原處理液從其下底中心的管路入口流入，生成處理液經(jīng)其側(cè)壁上部的出口管路流出。
文檔編號(hào)C12M1/42GK201933089SQ2010201918
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者屈百達(dá) 申請(qǐng)人:江南大學(xué)