專利名稱：一種利用超聲波檢測表面污染程度并清洗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用超聲波清洗表面的方法，尤其涉及一種根據(jù)表面污染程度利用超聲波自動清洗表面的方法。
背景技術(shù)：
在使用過程中有些物體會受到外界壞境的污染使表面變臟，需要不斷地清除表面的污染物，比如車燈和車窗?，F(xiàn)有的技術(shù)中，有些技術(shù)只能清除表面的污染物，如申請?zhí)枮椤?2149762.1”，名稱為“超聲波清洗處理器”的中國專利中，公開了容器壁上污染物的清除方法；有些技術(shù)檢測表面的污染物，如在中國申請?zhí)枮椤?00410033011”，名稱為“用于測量光刻裝置中元件表面污染物的方法和設(shè)備”的專利中，采用輻射接收器接收污染物輻射并根據(jù)輻射屬性得到污染物的屬性，以檢測表面污染物；在申請?zhí)枮椤?01010235705.3”，名稱為“采用超聲波和傳感器的車燈清洗裝置及方法”的中國專利中，采用檢測環(huán)境溫度和濕度，并以此為依據(jù)采用不同的方案，維持車燈表面潔凈度?，F(xiàn)有的技術(shù)存在如下缺點:不能根據(jù)污染程度進行清洗，有時候不需要進行清洗而進行了清洗，造成過度清洗，影響使用壽命；有時候表面污染物需要清洗而又不能及時清除表面污染物；尚缺少一種能夠直接檢測表面污染的程度，并以此為依據(jù)清洗表面，將檢測技術(shù)與清洗技術(shù)結(jié)合在一起，并有效降低成本的方法。因此需要迫切解決上述問題，提供一種檢測表面污染程度并以此為依據(jù)自動清洗表面的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種檢測物體表面污染程度并自動清洗物體表面污染物的方法，該方法首先檢測表面的污染程度，然后根據(jù)污染程度，控制對表面的清洗；本發(fā)明采用的方法是:選用超聲波換能器，超聲波換能器能夠?qū)⑤斎氲碾娦盘栟D(zhuǎn)換成機械振動，從而產(chǎn)生超聲波，也能接收超聲波，將超聲波轉(zhuǎn)換成電信號，輸出給后續(xù)的電路；步驟1，檢測表面的污染程度；超聲波驅(qū)動器產(chǎn)生頻率為F1，強度為Al的電信號，由該信號驅(qū)動超聲波換能器產(chǎn)生超聲波，超聲波沿物體表面?zhèn)鬏?，碰到污染物后，被污染物散射或吸收，到達超聲波換能器的超聲波強度發(fā)生變化，超聲波換能器將超聲波轉(zhuǎn)換成電信號，當(dāng)物體表面污染程度不同時，產(chǎn)生的電信號強度也不同，根據(jù)該電信號強度確定是否清洗及采用什么方式清洗；如果不需要清洗，就回到步驟I繼續(xù)檢測物體表面污染程度；如果確定要清洗，進行步驟2，檢測物體表面有沒有液體，如果沒有液體，則使物體表面覆蓋上液體，由超聲波驅(qū)動器產(chǎn)生頻率為F2，強度為A2的電信號，驅(qū)動超聲波換能器產(chǎn)生超聲波,對物體表面進行清洗；在清洗中或清洗結(jié)束后，采用超聲波換能器接收表面的超聲波，當(dāng)超聲波換能器輸出的信號強度達到預(yù)設(shè)值以后，表示物體已經(jīng)清洗干凈，停止清洗，重新回到步驟1，檢測物體表面污染程度；所述的超聲波換能器至少有一個，可以有多個；為了降低成本，系統(tǒng)中特定的換能器可以在一部分時間內(nèi)用來產(chǎn)生超聲波，另一部分時間內(nèi)用來接收超聲波，當(dāng)系統(tǒng)中有多個不同頻率的超聲波時，特定的超聲波換能器可以同時接收和發(fā)射超聲波；為了降低成本，可以使Fl等于F2 ；本發(fā)明的有益效果是:通過上述方案，將檢測技術(shù)與清洗技術(shù)結(jié)合在一起，根據(jù)表面污染程度進行清洗，可以在保證清潔的前提下，減少清洗次數(shù)，避免過度清洗，并延長了使用壽命；由于在檢測和清洗中都用到了超聲波技術(shù)，可以簡化設(shè)計，降低成本。


圖1為本發(fā)明實施例一的示意圖。圖2為本發(fā)明的實施例二的示意圖。圖3為本發(fā)明的實施例三的示意圖。圖中:1.超聲波換能器，2.被清洗的表面，3.出水口和出風(fēng)口，4.固體擋板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是一個實施例，在本實施例中，被清洗表面是一個正方形，該正方形豎直放置，四個超聲波換能器位于四角，出水口在被清洗表面的正上方，位于左上角的超聲波換能器發(fā)出頻率為Fl的超聲波,形成聲表面波,聲表面波沿表面?zhèn)鞑?被其它三個超聲波換能器接收，其它三個超聲波換能器是復(fù)合換能器，它們既能接收頻率為Fl的聲表面波，也能發(fā)出頻率為F2的超聲波，當(dāng)物體表面受污染以后，得到的聲表面波的強度會發(fā)生變化，三個超聲波換能器輸出的電信號的強度也會發(fā)生變化，當(dāng)該強度降到閾值以下后，打開出水口，使物體表面變得濕潤，啟動超聲波換能器發(fā)出頻率為F2的超聲波，對物體表面進行清洗。清洗一段時間以后，停止清洗，由出風(fēng)口吹出風(fēng)，清除掉表面上的液體，用頻率為Fl的超聲波再次檢測。由于聲表面波的方向性比較好，當(dāng)污染物位置發(fā)生變化以后，三個接收的超聲波換能器得到的聲表面波強度會變化，離污染物最近的超聲波換能器得到的聲表面波強度變化最明顯，在清洗過程中，為了達到較好的清洗效果，使這個超聲波換能器輸出的功率最大。在本實例中，F(xiàn)l為 304.25MHZ, F2 為 40KHZ。圖2是第二個實施例，在本實施例中，被清洗表面豎直放置，左側(cè)是一個固體擋板，右側(cè)粘貼一排超聲波換能器，出水口和出風(fēng)口在被清洗表面正上方，超聲波換能器為復(fù)合換能器，既能發(fā)出和接收頻率為Fl的聲表面波，也能接收頻率為F2的超聲波，超聲波換能器發(fā)出頻率為Fl的聲表面波,聲表面波沿物體表面?zhèn)鞑?聲表面波傳播到擋板后一部分被反射回來，反射回來的聲表面波由各自相鄰的超聲波換能器接收，當(dāng)物體表面受到污染時，超聲波換能器接收到的聲表面波強度會發(fā)生變化，超聲波換能器輸出的電信號強度也會隨之發(fā)生變化，當(dāng)該強度降到預(yù)設(shè)值后，打開出水口，使物體表面變得濕潤，使超聲波換能器發(fā)出頻率為F2的超聲波對物體表面進行清洗。清洗一段時間后,停止清洗，由吹風(fēng)口吹風(fēng)，清除物體表面的液體，再次用頻率為Fl的聲表面波進行檢測。圖3是第三個實施例，在本實施例中，被清洗表面是魚缸的內(nèi)表面，該魚缸為立方體，魚缸一表面兩邊放置兩排超聲波換能器，部分超聲波換能器的工作頻率為F1，另一部分的工作頻率為F2, —排超聲波換能器發(fā)出聲表面波,聲表面波沿表面?zhèn)鞑ケ涣硪慌诺某暡〒Q能器接收，表面受到污染以后，超聲波換能器接收到的聲表面波的強度會發(fā)生變化，超聲波輸出的電信號強度也會變化，當(dāng)該強度降到預(yù)設(shè)值以后，驅(qū)動超聲波換能器發(fā)出頻率為F2的超聲波對表面進行清洗，此時系統(tǒng)中既有頻率為Fl也有頻率為F2的超聲波，清洗一段時間后，停止頻率為F2的超聲波，只有頻率為Fl的聲表面波進行檢測。在以上的實施例中，僅當(dāng)表面污染程度很大時，采用大功率的超聲波清洗，大多數(shù)情況下用于清洗和檢測的超聲波功率都較低，故而可以節(jié)約能源，在及時清洗表面污物的情況下，避免過度清洗，減少空化效應(yīng)對表面的破壞。本發(fā)明可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神的前提下作出若干修改，但所作的修改仍是在本申請的權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用超聲波檢測表面污染程度并清洗的方法，其特征是: 選用超聲波換能器，超聲波換能器能夠?qū)⑤斎氲碾娦盘栟D(zhuǎn)換成機械振動，從而產(chǎn)生超聲波，也能接收超聲波，將超聲波轉(zhuǎn)換成電信號，輸出給后續(xù)的電路； 步驟1，檢測表面的污染程度；超聲波驅(qū)動器產(chǎn)生頻率為F1，強度為Al的電信號，由該信號驅(qū)動超聲波換能器產(chǎn)生超聲波，超聲波沿物體表面?zhèn)鬏敚龅轿廴疚锖?，被污染物散射或吸收，到達超聲波換能器的超聲波強度發(fā)生變化，超聲波換能器將超聲波轉(zhuǎn)換成電信號，當(dāng)物體表面污染程度不同時，產(chǎn)生的電信號強度也不同，根據(jù)該電信號強度確定是否清洗及采用什么方式清洗； 如果不需要清洗，就回到步驟I繼續(xù)檢測物體表面污染程度； 如果確定要清洗，進行步驟2，檢測物體表面有沒有液體，如果沒有液體，則使物體表面覆蓋上液體，由超聲波驅(qū)動器產(chǎn)生頻率為F2，強度為A2的電信號，驅(qū)動超聲波換能器產(chǎn)生超聲波，對物體表面進行清洗； 在清洗中或清洗結(jié)束后，采用超聲波換能器接收表面的超聲波，當(dāng)超聲波換能器輸出的信號強度達到預(yù)設(shè)值以后，表示物體已經(jīng)清洗干凈，停止清洗，重新回到步驟1，檢測物體表面污染程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超聲波檢測表面污染程度并清洗的方法，其特征是:所述的超聲波換能器至少有一個，可以有多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超聲波檢測表面污染程度并清洗的方法，其特征是:系統(tǒng)中特定的換能器可以在一部分時間內(nèi)用來產(chǎn)生超聲波，另一部分時間內(nèi)用來接收超聲波，當(dāng)系統(tǒng)中有多個不同頻率的超聲波時，特定的超聲波換能器可以同時接收和發(fā)射超聲波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用超聲波檢測表面污染程度并清洗的方法，使用超聲波換能器發(fā)出超聲波和接收超聲波，檢測污染程度時，超聲波換能器發(fā)出頻率為F1的聲表面波，聲表面波沿被清洗表面?zhèn)鞑ズ笥沙暡〒Q能器接收，當(dāng)污染程度不同時，超聲波換能器接收的聲表面波強度會不同，輸出的電信號強度也會不同，當(dāng)電信號達到預(yù)設(shè)值以后，超聲波換能器發(fā)出頻率為F2的超聲波對表面進行清洗，清洗一段時間后，停止清洗，再次檢測；該方法可不斷檢測表面污染程度，根據(jù)污染程度自動清洗，始終保持表面清潔，并減少對表面的損傷，節(jié)約了能源。
文檔編號G01N29/04GK103191886SQ20131011175
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者朱向冰, 馬書芳, 郝文良, 吳長義, 王程, 馬旭東 申請人:安徽師范大學(xué)