专利名称：一种利用超声波检测表面污染程度并清洗的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波清洗表面的方法，尤其涉及一种根据表面污染程度利用超声波自动清洗表面的方法。
背景技术：
在使用过程中有些物体会受到外界坏境的污染使表面变脏，需要不断地清除表面的污染物，比如车灯和车窗。现有的技术中，有些技术只能清除表面的污染物，如申请号为“02149762.1”，名称为“超声波清洗处理器”的中国专利中，公开了容器壁上污染物的清除方法；有些技术检测表面的污染物，如在中国申请号为“200410033011”，名称为“用于测量光刻装置中元件表面污染物的方法和设备”的专利中，采用辐射接收器接收污染物辐射并根据辐射属性得到污染物的属性，以检测表面污染物；在申请号为“201010235705.3”，名称为“采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法”的中国专利中，采用检测环境温度和湿度，并以此为依据采用不同的方案，维持车灯表面洁净度。现有的技术存在如下缺点:不能根据污染程度进行清洗，有时候不需要进行清洗而进行了清洗，造成过度清洗，影响使用寿命；有时候表面污染物需要清洗而又不能及时清除表面污染物；尚缺少一种能够直接检测表面污染的程度，并以此为依据清洗表面，将检测技术与清洗技术结合在一起，并有效降低成本的方法。因此需要迫切解决上述问题，提供一种检测表面污染程度并以此为依据自动清洗表面的方法。
发明内容
本发明公开了一种检测物体表面污染程度并自动清洗物体表面污染物的方法，该方法首先检测表面的污染程度，然后根据污染程度，控制对表面的清洗；本发明采用的方法是:选用超声波换能器，超声波换能器能够将输入的电信号转换成机械振动，从而产生超声波，也能接收超声波，将超声波转换成电信号，输出给后续的电路；步骤1，检测表面的污染程度；超声波驱动器产生频率为F1，强度为Al的电信号，由该信号驱动超声波换能器产生超声波，超声波沿物体表面传输，碰到污染物后，被污染物散射或吸收，到达超声波换能器的超声波强度发生变化，超声波换能器将超声波转换成电信号，当物体表面污染程度不同时，产生的电信号强度也不同，根据该电信号强度确定是否清洗及采用什么方式清洗；如果不需要清洗，就回到步骤I继续检测物体表面污染程度；如果确定要清洗，进行步骤2，检测物体表面有没有液体，如果没有液体，则使物体表面覆盖上液体，由超声波驱动器产生频率为F2，强度为A2的电信号，驱动超声波换能器产生超声波,对物体表面进行清洗；在清洗中或清洗结束后，采用超声波换能器接收表面的超声波，当超声波换能器输出的信号强度达到预设值以后，表示物体已经清洗干净，停止清洗，重新回到步骤1，检测物体表面污染程度；所述的超声波换能器至少有一个，可以有多个；为了降低成本，系统中特定的换能器可以在一部分时间内用来产生超声波，另一部分时间内用来接收超声波，当系统中有多个不同频率的超声波时，特定的超声波换能器可以同时接收和发射超声波；为了降低成本，可以使Fl等于F2 ；本发明的有益效果是:通过上述方案，将检测技术与清洗技术结合在一起，根据表面污染程度进行清洗，可以在保证清洁的前提下，减少清洗次数，避免过度清洗，并延长了使用寿命；由于在检测和清洗中都用到了超声波技术，可以简化设计，降低成本。
图1为本发明实施例一的示意图。图2为本发明的实施例二的示意图。图3为本发明的实施例三的示意图。图中:1.超声波换能器，2.被清洗的表面，3.出水口和出风口，4.固体挡板。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是一个实施例，在本实施例中，被清洗表面是一个正方形，该正方形竖直放置，四个超声波换能器位于四角，出水口在被清洗表面的正上方，位于左上角的超声波换能器发出频率为Fl的超声波,形成声表面波,声表面波沿表面传播,被其它三个超声波换能器接收，其它三个超声波换能器是复合换能器，它们既能接收频率为Fl的声表面波，也能发出频率为F2的超声波，当物体表面受污染以后，得到的声表面波的强度会发生变化，三个超声波换能器输出的电信号的强度也会发生变化，当该强度降到阈值以下后，打开出水口，使物体表面变得湿润，启动超声波换能器发出频率为F2的超声波，对物体表面进行清洗。清洗一段时间以后，停止清洗，由出风口吹出风，清除掉表面上的液体，用频率为Fl的超声波再次检测。由于声表面波的方向性比较好，当污染物位置发生变化以后，三个接收的超声波换能器得到的声表面波强度会变化，离污染物最近的超声波换能器得到的声表面波强度变化最明显，在清洗过程中，为了达到较好的清洗效果，使这个超声波换能器输出的功率最大。在本实例中，Fl为 304.25MHZ, F2 为 40KHZ。图2是第二个实施例，在本实施例中，被清洗表面竖直放置，左侧是一个固体挡板，右侧粘贴一排超声波换能器，出水口和出风口在被清洗表面正上方，超声波换能器为复合换能器，既能发出和接收频率为Fl的声表面波，也能接收频率为F2的超声波，超声波换能器发出频率为Fl的声表面波,声表面波沿物体表面传播,声表面波传播到挡板后一部分被反射回来，反射回来的声表面波由各自相邻的超声波换能器接收，当物体表面受到污染时，超声波换能器接收到的声表面波强度会发生变化，超声波换能器输出的电信号强度也会随之发生变化，当该强度降到预设值后，打开出水口，使物体表面变得湿润，使超声波换能器发出频率为F2的超声波对物体表面进行清洗。清洗一段时间后,停止清洗，由吹风口吹风，清除物体表面的液体，再次用频率为Fl的声表面波进行检测。图3是第三个实施例，在本实施例中，被清洗表面是鱼缸的内表面，该鱼缸为立方体，鱼缸一表面两边放置两排超声波换能器，部分超声波换能器的工作频率为F1，另一部分的工作频率为F2, —排超声波换能器发出声表面波,声表面波沿表面传播被另一排的超声波换能器接收，表面受到污染以后，超声波换能器接收到的声表面波的强度会发生变化，超声波输出的电信号强度也会变化，当该强度降到预设值以后，驱动超声波换能器发出频率为F2的超声波对表面进行清洗，此时系统中既有频率为Fl也有频率为F2的超声波，清洗一段时间后，停止频率为F2的超声波，只有频率为Fl的声表面波进行检测。在以上的实施例中，仅当表面污染程度很大时，采用大功率的超声波清洗，大多数情况下用于清洗和检测的超声波功率都较低，故而可以节约能源，在及时清洗表面污物的情况下，避免过度清洗，减少空化效应对表面的破坏。本发明可由本领域的技术人员在不脱离本发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请的权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种利用超声波检测表面污染程度并清洗的方法，其特征是: 选用超声波换能器，超声波换能器能够将输入的电信号转换成机械振动，从而产生超声波，也能接收超声波，将超声波转换成电信号，输出给后续的电路； 步骤1，检测表面的污染程度；超声波驱动器产生频率为F1，强度为Al的电信号，由该信号驱动超声波换能器产生超声波，超声波沿物体表面传输，碰到污染物后，被污染物散射或吸收，到达超声波换能器的超声波强度发生变化，超声波换能器将超声波转换成电信号，当物体表面污染程度不同时，产生的电信号强度也不同，根据该电信号强度确定是否清洗及采用什么方式清洗； 如果不需要清洗，就回到步骤I继续检测物体表面污染程度； 如果确定要清洗，进行步骤2，检测物体表面有没有液体，如果没有液体，则使物体表面覆盖上液体，由超声波驱动器产生频率为F2，强度为A2的电信号，驱动超声波换能器产生超声波，对物体表面进行清洗； 在清洗中或清洗结束后，采用超声波换能器接收表面的超声波，当超声波换能器输出的信号强度达到预设值以后，表示物体已经清洗干净，停止清洗，重新回到步骤1，检测物体表面污染程度。
2.根据权利要求1所述的一种利用超声波检测表面污染程度并清洗的方法，其特征是:所述的超声波换能器至少有一个，可以有多个。
3.根据权利要求1所述的一种利用超声波检测表面污染程度并清洗的方法，其特征是:系统中特定的换能器可以在一部分时间内用来产生超声波，另一部分时间内用来接收超声波，当系统中有多个不同频率的超声波时，特定的超声波换能器可以同时接收和发射超声波。
全文摘要
本发明公开了一种利用超声波检测表面污染程度并清洗的方法，使用超声波换能器发出超声波和接收超声波，检测污染程度时，超声波换能器发出频率为F1的声表面波，声表面波沿被清洗表面传播后由超声波换能器接收，当污染程度不同时，超声波换能器接收的声表面波强度会不同，输出的电信号强度也会不同，当电信号达到预设值以后，超声波换能器发出频率为F2的超声波对表面进行清洗，清洗一段时间后，停止清洗，再次检测；该方法可不断检测表面污染程度，根据污染程度自动清洗，始终保持表面清洁，并减少对表面的损伤，节约了能源。
文档编号G01N29/04GK103191886SQ20131011175
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者朱向冰, 马书芳, 郝文良, 吴长义, 王程, 马旭东 申请人:安徽师范大学