[发明专利]超声辅助流体中污染物高感度检测系统及其工作方法

摘要

本发明公开了一种超声辅助流体中污染物高感度检测系统及其工作方法，包括超声换能器，所述的超声换能器上设有电极，在超声换能器表面固定设有声辐射板，声辐射板的下方设有反射板，在声辐射板与反射板之间形成辐射层，在辐射层处设有传感器，传感器通过信号处理转换装置与计算机相连接；在辐射层外左右两侧处对称设有激光放射装置与透射光接收装置，在辐射层的前方或后方设有散射光接收装置；激光放射装置、透射光接收装置及散射光接收装置均与控制及信息处理系统相连接；该系统利用超声波换能器共振产生的声学流、声辐射压和声学振动，不会破坏污染物成分，可成倍提高传感器和激光微细颗粒检测装置的检测精度，大幅降低提高检测精度的成本。

主权项

1.一种超声辅助流体中污染物高感度检测系统的工作方法，该检测系统包括超声换能器、声辐射板、反射板、传感器、信号处理转换装置、计算机、激光发射装置、透射光接收装置、散射光接收装置以及控制及信息处理系统；所述的超声换能器上设有可施加激励电压的电极，在超声换能器表面固定设有用于放大励振的声辐射板，声辐射板的下方设有用于反射声波的反射板，在声辐射板与反射板之间形成辐射层，在辐射层处设有用于检测污染物的传感器，传感器通过信号处理转换装置与计算机相连接；在辐射层外左右两侧处对称设有激光发射装置与透射光接收装置，在辐射层的前方或后方设有散射光接收装置；激光发射装置、透射光接收装置及散射光接收装置均与控制及信息处理系统相连接，通过控制及信息处理系统接收信号，计算处理并保存数据；其特征在于：该方法包括以下步骤：1)将超声换能器用支架固定放置于流体环境中；2)对电极施加激励，超声换能器会产生与激励同频率振动，通过声辐射板放大并传递此振动，在辐射层中产生声场，辐射层中的污染物受到由声场产生的声学流作用而运动并在固定区域聚集；3)当检测实际污染物浓度时，将传感器放置在声学流动或声学振动效果最强位置检测污染物，然后，信号处理转换装置采集传感器中的感应信号并将信号转换为计算机所识别信号，传递给计算机，最后，计算机根据超声场中对应位置污染物检测浓度与实际污染物浓度比值公式ρ＝ρ0/k计算出实际污染物浓度并显示结果，式中ρ为实际浓度，ρ0为检测浓度，k为检测浓度与实际浓度比值；在系数k矫正与确定中，对于污染物浓度为n的气体样品，如感度为S的传感器的输出电压为V,则k＝SV/n，给定激振条件，k值为常数；4)当检测微颗粒浓度与粒径分布时，将激光发射装置置于其发射激光可穿过声场节平面的辐射层一侧的位置，在激光发射装置对应的一侧设置透射光接收装置，在辐射层的前方或后方设有散射光接收装置，然后，控制及信息处理系统控制激光发射装置发出激光穿过声场节平面，激光遇到声场节平面上的微颗粒后发生散射，透射光和散射光分别传播至透射光接收装置和散射光接收装置，透射光接收装置和散射光接收装置分别接收透射光和散射光后将数据再传输至控制及信息处理系统，控制及信息处理系统进行处理数据，根据散射光强度及角度计算出微颗粒浓度与粒径分布，再根据换算公式计算得出实际微颗粒浓度与粒径分布，计算公式同上。