一种新型宽频带间歇式脉冲扫频辐射的超声波除藻仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超声波除藻设备，具体涉及一种新型宽频带间歇式脉冲扫频辐射的超声波除藻仪。
【背景技术】
[0002]随着人类社会经济的发展和工业化进程的加快，生态环境受到了严重的影响和破坏。其中，水体富营养化的加剧，导致了河流湖泊中藻类水华频发，既影响美观，也破坏了水生生物多样性，威胁着人类饮用水的安全。
[0003]现有常用的除藻方法有化学除藻法、生物除藻法和物理除藻法。化学除藻是利用化学药剂来对藻类进行杀除，包括氯除藻、臭氧除藻和高锰酸钾除藻等。其特点是工艺简单，操作方便，效果明显。但投加化学药剂并不能从根本上改善水质，相反，对环境的二次污染也会不断增加，从而使水质环境形成严重的恶性循环。生物除藻是利用培育的生物或培养、接种的生物的生命活动，对水中污染物进行转化、降解及转移，从而使水体环境健康得到恢复的一种方法。用来除藻的生物主要有微生物、水生植物和水生动物等。生物除藻是一种环境友好除藻方法，不会造成二次污染，但其整个系统容易受到外界环境的影响和人为的破坏，同时有可能造成物种入侵。物理除藻法有微滤机法、气浮法、直接过滤法、大梯度磁滤器法和活性炭吸附法等。物理除藻不会造成二次污染和物种入侵，但存在技术成本高、操作环境差、除藻效率低等问题。随着超声波技术及声化学的不断发展，将超声波用于除藻抑藻方面日益引起重视，超声除藻抑藻技术以其清洁、高效、反应条件温和、速度快等显著特点，在藻类控制领域有着广阔的应用前景。
[0004]超声波是指频率高于16KHz的声波，由一系列疏密相间的纵波构成，可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播，能够产生反射、干涉、叠加和共振现象，具有能量集中，方向性好，穿透力强等特点。超声波换能器在水下产生超声波，并向周围水域辐射声能。其机械效应会引起媒质(水体)质点交替的压缩与伸张，，当超声达到一定强度时，就能产生共振，破坏藻类细胞壁结构和伪空泡，使细胞的对外通透性发生改变，导致其逐渐死亡。同时，超声波的空化效应会产生大量自由基和空化气泡，可以破坏藻细胞内某些活性酶及活性物质的生物特性，从而影响细胞的生物活性，最终达到除藻、防藻的效果。同时，产生的自由基也能起到净化藻毒素等藻细胞分泌物和代谢产物的作用。
[0005]传统超声波除藻仪基本上只能固定频率辐射超声波，能有效处理的藻种较为单一，在包含多种藻类的复杂水体中，处理效果欠佳。传统超声波除藻仪多为连续辐射声波，不但功耗较大，且易让藻细胞对声波产生饱和效应，不利于抑藻，且易让藻毒素进入水体。传统超声波除藻仪的换能器作用范围较小，辐射方向角较小，基本只能应用于实验室及小型水池。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种新型宽频带间歇式脉冲扫频辐射的超声波除藻仪。
[0007]本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种新型宽频带间歇式脉冲扫频辐射的超声波除藻仪，包括超声波信号发生器和超声波换能器，超声波信号发生器用于输出高频电信号，并控制换能器工作；超声波换能器，用于将上述高频电信号转化为超声波信号福射；
[0008]其中，超声波信号发生器包含:
[0009]电源装置，用于供给能量；
[0010]宽频带信号源，用于在频带范围内周期性交替激励高频信号电路，产生激励电信号，激发超声波换能器福射超声波；
[0011]功率放大器，用于将频带内激励信号进行功率放大，并输出给输出变压器；
[0012]输出变压器，接受功率放大器的放大信号，转化为交变的高频信号，并输出给阻抗匹配电感；
[0013]阻抗匹配电感，根据超声波换能器的阻抗特性，所选阻抗匹配电感接收高频信号进行信号整形的阻抗匹配，使超声波换能器在频带范围内更高效的产生不同振荡频率的超声波；
[0014]其中，超声波换能器包含:
[0015]换能器外壳，由中空不锈钢管构成，底部与连接电缆硫化处理后相连，顶部为一体不锈钢式和灌胶式两种形式；
[0016]连接线缆，为水密、耐高压、抗腐蚀屏蔽软缆，用于向换能器内部振元传导高频振荡信号；
[0017]换能器振子，为四振元形式的振子。
[0018]正常工作频率带宽范围为20KHz-60KHz，通过调整信号占空比，调整所需要的脉冲工作时间，脉冲间隔时间，并根据设定的扫频步径，实现在频带范围内20KHz-60KHz的扫频。
[0019]所述信号发生器由220伏交流市电、太阳能或蓄电池供电。
[0020]所述换能器外壳的侧壁和顶部与压电陶瓷振子之间设有高温绝缘屏蔽层。
[0021]所述超声波换能器在换能器前端部扇面范围均匀辐射超声波。
[0022]本实用新型的有益效果为:克服现有除藻仪只能单频连续辐射，且作用距离和角度较小的缺点，提供了一种宽频带间歇式脉冲扫频辐射模式的超声波除藻仪设备，可提供20KHz-60KHz的宽频带超声波，配合特有的间歇式脉冲扫频辐射模式，使得复杂水体中绝大部分的藻类都能有效的被处理，灭活，抑制生长。同时，整个系统功耗较低，稳定性强，处理范围大，并能提供多种供电模式选择。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的超声波信号发生器的结构示意图。
[0024]图2为本实用新型的超声波换能器内部振元排布图。
[0025]图3为本实用新型的超声波换能器单个振元结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合附图和实施例对本实用新型做详细的介绍:
[0027]这种新型宽频带间歇式脉冲扫频辐射的超声波除藻仪，包括超声波信号发生器和超声波换能器，超声波信号发生器用于用于产生20KHz-60KHz频带内的高频激励电信号，驱动超声波换能器工作做，并控制整个除藻仪系统的工作模式和状态。超声波换能器，用于将上述高频电信号转化为超声波信号辐射，用于接收高频激励电信号，驱动内部振元，产生相应频率的超声波。
[0028]其中，超声波信号发生器包含:
[0029]电源装置，用于供给能量；
[0030]宽频带信号源，用于在频带范围内周期性交替激励高频信号电路，产生激励电信号，激发超声波换能器福射超声波；
[0031]功率放大器，用于将频带内激励信号进行功率放大，并输出给输出变压器；
[0032]输出变压器，接受功率放大器的放大信号，转化为交变的高频信号，并输出给阻抗匹配电感；
[0033]阻抗匹配电感，根据超声波换能器的阻抗特性，所选阻抗匹配电感接收高频信号进行信号整形的阻抗匹配，使超声波换能器在频带范围内更高效的产生不同振荡频率的超声波；
[0034]其中，超声波换能器包含:
[0035]换能器外壳，由中空不锈钢管构成，底部与连接电缆硫化处理后相连，顶部为一体不锈钢式和灌胶式两种形式；
[0036]连接线缆，为水密、耐高压、抗腐蚀屏蔽软缆，用于向换能器内部振元传导高频振荡信号；