[发明专利]一种智能多频超声波清洗装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波清洗技术领域，具体涉及一种智能多频超声波清洗装置及方法。

背景技术

现有技术中常见的自动清洗设备多是基于超声波的单向空化原理实现，这类设备只能从一个方向进行超声传播，空化作用有限。同时该类设备超声频率受限于换能器的制作工艺，频率固定，只能对某一特定分子大小的杂质有好的清洗效果，当被清洗设备参有多种分子大小的杂质时，很难清洗干净。目前市面上还没有基于双向空化效应实现的超声波清洗设备。

一种相似的技术是采用改变超声功率的方法实现，通过调整电源的输入电压来调节换能器的外加电压，从而改变换能器的工作电流，实现换能器的震动强度改变。通过这种技术可以提高清洗效果，但仅限于对某一特定分子大小的杂质具有较好的清洗效果，对其它分子大小的杂质仍然无法清洗干净。

另一种相似的技术是通过提高清洗时的水温来提高清洗效果，即在清洗之前将水温提高到40～60度之间，当水温达到清洗要求的温度后开始超声清洗，由于该温度有利于杂质分解，降低杂质的吸附能力，超声波震动的时候杂质更容易被清洗掉，从而提升清洗效果。这种方案一定程度上提高了清洗效果，但效果提升不明显。

市场上的果蔬清洗机和眼镜清洗机都是采用超声波原理进行设计，通过驱动电路驱动超声波换能器使其产生震动，从而将电功率转化为声功率，声功率再转化为震动能使水分子产生空化作用，随着声功率的传递，空化效应被放大导致气泡破裂，从而将杂质与被清洗物质分离。这种电路设计简单，成本较低，市场上最为常见，但是存在以下缺陷：

(1)频率固定：由于这类设备清洗要求不高，一般采用单换能器工作，即一个驱动电路驱动一个换能器，而换能器的器件特性决定了其最佳工作状态固定在一个频率上。比如一个40KHz的换能器的最佳工作频率只能是40KHz，当频率出现偏移的时候，电功率转换为声功率的效率会降低，更多的能量将会转换为热能消耗在换能器上，导致换能器温度升高甚至烧坏。同时，由于换能器的频率固定，其产生的声波频率也固定，这样清洗槽内出现空化的水分子的的体积也就是固定的，从而只能对单一体积的杂质具有较好的清洗效果，对于其它分子体积的杂质清洗效果较差。

(2)清洗方向单一:由于这类设备设计时换能器固定在清洗槽的底部，换能器的电功率转换为声功率后只能单方向进行传播，即在一个方向上(一般为上下方向)空化的水分子较多，清洗效果一般。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种多频超声波清洁装置及方法，用以解决现有清洗机频率固定、清洗方向单一的问题。

为实现上述目的，本发明公开一种智能多频超声波清洗装置，包括：清洗槽，用于盛放空化介质和被清洗对象，在相应波频下对被清洗对象进行清洗；第一换能器，对被清洗对象的大颗粒杂质进行横向清洗；第三换能器，对被清洗对象的中颗粒杂质进行纵向清洗；第二换能器，对被清洗对象的小颗粒杂质进行横向清洗；驱动板，基于换能器的期间特性，为不同工作频率的第一换能器、第二换能器和第三换能器匹配相应电感，驱动其工作；所述第一换能器、第二换能器安装在清洗槽的底部，第三换能器安装在清洗槽的侧面；所述第一换能器、第二换能器、第三换能器分别与驱动板电连接。

其中，所述驱动板包括换能器驱动电路和CPU，二者之间电连接。

进一步地，换能器驱动电路包括3个电感和3个开关，3个电感分别与3个开关串联，开关的导通和关断由CPU控制。

所述空化介质为芳香族醇系清洗液。

一种利用智能多频超声波清洗装置的清洗方法，包括以下步骤：

S1、将被清洗对象放入盛有空化介质的清洗槽中进行漂洗；

S2、由驱动板上的CPU控制换能器驱动电路为第一换能器、第二换能器和第三换能器匹配相应电感；

S3、驱动板上的CPU控制换能器驱动电路驱动第一换能器工作，对被清洗对象的大颗粒杂质进行横向清洗；

S4、驱动板上的CPU控制换能器驱动电路驱动第三换能器工作，对被清洗对象的中颗粒杂质进行纵向清洗；

S5、驱动板上的CPU控制换能器驱动电路驱动第二换能器工作，对被清洗对象的小颗粒杂质进行横向清洗。

其中，所述步骤S3、S4、S5的CPU控制逻辑为：CPU先打开第一换能器工作开关，打开时间持续5分钟后关断第一换能器工作开关；然后打开第三换能器工作开关，第三换能器工作开关打开时间持续5分钟后关断第三换能器工作开关；然后打开第二换能器工作开关并持续5分钟后关断。