在线水质检测传感器超声波自动清洗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环境水质检测技术领域，特别是涉及一种在线水质检测传感器超声波自动清洗装置。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，经济的繁荣，现代化科学技术得到越来越广泛的应用。在环境水质检测技术领域，为了节约人力、物力也急需运用现代化科学技术手段，将计算机与电子技术综合运用，实现检测技术现代化。
[0003]在进行环境水质在线检测时，经常将各种检测传感器长期浸入到被测水样中，由于被测水质可能较差，其中的污染物会大量附着在传感器上，导致传感器灵敏度下降，甚至导致传感器失效。因此，需要定期对被污染的传感器进行清洗，去除污染物。当前，常用的清洗手段是人工清洗或自动清洗。人工清洗方法耗时耗力，需将传感器拆卸，再进行清洗，严重降低水质检测工作的连贯性和可靠性。常用的自动清洗手段是使用电机带动毛刷，对传感器进行机械清洗，清除传感器表面附着的杂质，但这种机械接触式的清洗方式，由于传感器的外形不一，无法清除死角的杂质，另一方面，可能会损坏或损耗传感器的表面镀膜，使传感器的寿命大大降低。
[0004]因此，如何解决上述技术问题成为了该领域技术人员努力的方向。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就是提供一种在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，能完全解决上述现有技术的不足之处。
[0006]本实用新型的目的通过下述技术方案来实现:
[0007]一种在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，包括检测池，检测池上设有入口和出口，检测池内安装有若干水质检测传感器，其特征在于:还包括依次连接的信号调理模块、嵌入式系统、超声波驱动模块和超声换能器，水质检测传感器与信号调理模块连接，超声换能器安装在检测池上。
[0008]作为优选，所述检测池内还安装有温度传感器和水位传感器，水位传感器连接到嵌入式系统，温度传感器通过过热/定时保护模块连接嵌入式系统。
[0009]作为优选，所述水质检测传感器包括有PH传感器、COD传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、电导率传感器和氨氮传感器。
[0010]作为优选，所述检测池采用不锈钢制成。
[0011]本实用新型通过使用超声波技术进行在线水质检测传感器的清洗，在线水质检测传感器放置在检测池中，当需要进行传感器清洗作业时，池中放入清洁蒸馏水，嵌入式系统通过控制超声波驱动模块，驱动超声换能器产生超声波，完成传感器清洗作业。
[0012]由于超声波的能量能够穿透细微的缝隙和小孔，可以适应各种不同外形的传感器的清洗，尤其对于精密的水质检测传感器，超声清洗还具有无损的优点。超声清洗相对常规清洗方法，清洗速度很快，只需几分钟就可完成，超声清洗的清洁度也很高，而且清洗效率非常均一稳定。
[0013]本实用新型的有益效果在于:使用灵活、方便，无需维护，清洗效率高，适用于各种不同外形的传感器的清洗，清洗无死角，并且为非接触式清洗，保护传感器的表面镀膜，延长传感器的使用寿命。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
[0016]如图1所示，一种在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，包括检测池、超声换能器、温度传感器、水位传感器、多种水质检测传感器、信号调理模块、嵌入式系统、过热/定时保护模块和超声波驱动模块。检测池采用304不锈钢制作，其上有供检测水样流入或流出的入口和出口。超声换能器、温度传感器安装在检测池下部，水位传感器、水质检测传感器安装在检测池的顶部。水质检测传感器连接到信号调理模块，再连接到嵌入式系统。水位传感器连接到嵌入式系统。温度传感器连接到过热/定时保护模块，再连接到嵌入式系统。嵌入式系统通过超声波驱动模块与超声换能器连接。
[0017]以下对本实用新型的各个组成部分进行详细说明:
[0018]1.检测池
[0019]检测池具有双重功能，平时放入被测水样，用于水质检测。当需要清洗传感器时，放入清洁的蒸馏水。对检测池的要求是耐腐蚀，采用304不锈钢制造。多种在线水质检测传感器和水位传感器安装在检测池的上盖，水质检测传感器的种类和数量根据实际要求决定。温度传感器和超声换能器安装在检测池的侧壁。
[0020]2.水质检测传感器
[0021]多种在线水质检测传感器是测量元件，也是被清洗对象。本实施例中的水质检测传感器包括有PH传感器、COD传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、电导率传感器、氨氮传感器。在检测水质和进行清洗时，传感器都要求浸入水中。
[0022]3.信号调理模块
[0023]信号调理模块连接着各种水质检测传感器，信号调理模块将采集到的微弱电信号进行放大滤波等处理，转换成嵌入式系统能够进行数字采样的模拟电压信号。一般而言，嵌入式系统能够进行数字量化的模拟电压信号的幅度要求为0-5V。
[0024]4.嵌入式系统
[0025]嵌入式系统是整个系统的控制核心，基于ARM处理器设计，具体型号是STM32-103VT，该处理器是基于Cortex?-M3内核的32位ARM处理器，工作频率为72MHz，工作速率1.25MIPS/MHZ，内置有512K的Flash ROM存储器，64K ROM存储器。该处理器还内置有丰富的外部1接口，包括5个UART接口，3个SPI接口，2个I2C接口，USB及CAN接口，SD卡接口，以及AD和DA转换器。
[0026]5.水位传感器
[0027]在进行水质检测及自动清洗时，都要求各水质检测传感器要浸入到水中，水位传感器的功能是测量检测池中的水位，保证系统正常工作。传感器的具体型号是MIK-RP5，该传感器基于超声波测距原理，测量量程范围5M，精度优于0.5%，输出信号为4?20MA电流，工作温度范围-10?50°C。
[0028]6.温度传感器
[0029]在进行自动清洗时，超声换能器将能量转换为超声波，使水体产生超声震动，超声换能器和水温都将逐渐升高，当温度达到50°C时，为防止水质检测传感器和超声换能器损坏，应进行过热保护，停止清洗工作。温度传感器采用18B20数字温度传感器完成温度检测。18B20数字温度传感器，采用单总线的接口方式，与CPU连接时仅需要一条线即可实现双向通讯。18B20具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点。DS18B20的测量范围为-55 °C?+ 125 °C;在-10°C?+ 85°C范围内，精度为土 0.5。。。
[0030]7.超声波驱动模块
[0031]超声波驱动模块采用它激式电路，用于产生超声波信号，驱动超声换能器工作。具体型号是XLBPS-60，输入电压AC220V，最大输出功率60W。
[0032]8.超声换能器
[0033]超声换能器将电能量转换为超声波能量，具体型号为CCH-4938D-40LA PZT-8，输入功率为60W，电声转换效率大于95%，谐振频率40Khz，谐振阻抗10-20 Ω，电容3800pF。
[0034]9.过热/定时保护模块
[0035]在进行自动清洗时，嵌入式系统启动超声波驱动模块，驱动超声换能器将电能转换为超声波能量，使水体产生超声震动，进行传感器清洗作业。为保护系统工作可靠性，保护模块一方面检测水温，当温度达到50°C时，为防止水质检测传感器和超声换能器损坏，停止清洗作业。另一方面保护模块还控制每次清洗作业的工作时间，将每次清洗作业时间限制在10分钟内，定时时间到，停止清洗工作。
[0036]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，包括检测池，检测池上设有入口和出口，检测池内安装有若干水质检测传感器，其特征在于:还包括依次连接的信号调理模块、嵌入式系统、超声波驱动模块和超声换能器，水质检测传感器与信号调理模块连接，超声换能器安装在检测池上。
2.根据权利要求1所述的在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，其特征在于:所述检测池内还安装有温度传感器和水位传感器，水位传感器连接到嵌入式系统，温度传感器通过过热/定时保护模块连接嵌入式系统。
3.根据权利要求1所述的在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，其特征在于:所述水质检测传感器包括有PH传感器、COD传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、电导率传感器和氨氮传感器。
4.根据权利要求1所述的在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，其特征在于:所述检测池采用不锈钢制成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种在线水质检测传感器超声波自动清洗装置，包括检测池，检测池上设有入口和出口，检测池内安装有若干水质检测传感器，其特征在于：还包括依次连接的信号调理模块、嵌入式系统、超声波驱动模块和超声换能器，水质检测传感器与信号调理模块连接，超声换能器安装在检测池上。本实用新型使用灵活、方便，无需维护，清洗效率高，适用于各种不同外形的传感器的清洗，清洗无死角，并且为非接触式清洗，保护传感器的表面镀膜，延长传感器的使用寿命。
【IPC分类】B08B3-12, G01N33-18
【公开号】CN204448697
【申请号】CN201520058897
【发明人】居锦武, 王兰英, 熊兴中, 高祥, 蔡乐才
【申请人】四川理工学院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月28日