基于多频点扫频工作的超声波控藻系统.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202420070298.2(22)申请日 2024.01.11(73)专利权人 杭州瑞利超声科技有限公司地址 310000 浙江省杭州市西湖区转塘科技经济区块16号6幢609室 专利权人 珠江水文水资源勘测中心广州一坤瑞合科技有限公司(72)发明人 王永勇赵小娥柳志会熊佳吴昱驹刘斌黄建强余剑云杨帆郭托张晓娜王易周振华王钊利(74)专利代理机构 杭州山泰专利代理事务所(普通合伙)33438专利代理师 王战鹰(51)Int.Cl.C12M 1/42(2006.01)C12M 1/36(2006.01。

2、)C12M 1/00(2006.01)(54)实用新型名称基于多频点扫频工作的超声波控藻系统(57)摘要本申请公开了一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，包括控制处理电路、信号发射电路以及超声波换能器，控制处理电路连接有通讯电路，控制处理电路接收通讯电路的信号后生成不同的控制信号，信号发射电路接收不同的控制信号进而生成不同的发射信号，超声波换能器将不同的发射信号转化成不同超声波信号以作用于不同的藻类进行生长控制和去除，实现根据不同的蓝藻细胞的含量、生长周期来设置相应的超声波频率和强度，有效的去除和控制水体中的藻类的生长。权利要求书2页 说明书4页 附图7页CN 220537823 U2024。

3、.02.27CN 220537823 U1.一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于，包括：控制处理电路、信号发射电路以及超声波换能器，控制处理电路连接有通讯电路，控制处理电路接收通讯电路的信号后生成不同的控制信号，信号发射电路接收不同的控制信号进而生成不同的发射信号，超声波换能器将不同的发射信号转化成不同超声波信号以作用于不同的藻类进行生长控制和去除，所述超声波换能器包括外壳（1）、水密线缆（2）、压电陶瓷片（7）以及电极片（8），水密线缆（2）从外壳（1）上端延申至超声波换能器外侧，若干片压电陶瓷片（7）和若干片电极片（8）交叉叠放后压紧固定在外壳（1）内部，电源线连接电极片（8。

4、）后从水密线缆（2）内穿出与信号发射电路连接。2.根据权利要求1所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：前盖板（6）固定连接在外壳（1）内部底端，若干片压电陶瓷片（7）和若干片电极片（8）交叉叠放后置于前盖板（6）和后盖板（4）之间，螺杆（5）依次穿过后盖板（4）、若干片压电陶瓷片（7）和若干片电极片（8）与前盖板（6）螺纹连接将若干片压电陶瓷片（7）和若干片电极片（8）压紧固定。3.根据权利要求1或2所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：外壳（1）顶部开口，开口处连接有水密端盖（3），水密端盖（3）上开设有线缆口，水密线缆（2）从线缆口内穿出与信号发射电。

5、路连接，水密线缆（2）与水密端盖（3）硫化为一体。4.根据权利要求3所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：水密端盖（3）与外壳（1）连接处设有密封圈。5.根据权利要求1所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：控制处理电路包括芯片U6，芯片U6的57、58和59接口连接通讯电路，芯片U6的52、53、61和62接口连接信号发射电路。6.根据权利要求5所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：信号发射电路包括驱动电路、信号选择电路以及信号输出电路，驱动电路包括接口JP2和接口JP3，接口JP2的1和2号接口连接电阻R52第一端，接口JP2的11。

6、和12号接口连接电阻R50第一端，接口JP2的25口连接芯片U6的62号接口，接口JP2的26号接口连接芯片U6的53号接口，接口JP3的1和2号接口连接电阻R56第一端，接口JP2的11和12号接口连接电阻R54第一端，接口JP3的25口连接芯片U6的61号接口，接口JP3的26号接口连接芯片U6的52号接口。7.根据权利要求6所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：信号选择电路包括电阻R49、电阻R51、电阻R53、电阻R55、电阻R60、开关G1、开关G2、开关G3、开关G4、变压器L5以及电容C51，IGBT1的C极连接电源，IGBT1的G极连接开关G1第二端，电阻R。

7、54第二端连接开关G1第一端和电阻R53第一端，电阻R53第二端连接IGBT1的E极和IGBT2的C极，电阻R56第二端连接开关G2第一端和电阻R55第一端，开关G2第二端连接IGBT2的G极，电阻R55第二端和电阻R51第二端均连接IGBT2的E极和IGBT4的E极，电阻R52第二端连接开关G4第一端和电阻R51第一端，开关G4第二端连接IGBT4的G极，电阻R50第二端连接开关G3第一端和电阻R49第一端，开关G3第二端连接IGBT3的G极，电阻R49第二端连接IGBT4的C极和IGBT3的E极，IGBT3的C极连接电源，电阻R60第一端连接电阻R49第二端，电阻R60第二端和电阻R53第。

8、二端连接变压器L5，电容C51连接在电阻R60两端，变压器L5的L1、L2、L3和L4连接信号输出电路的四个发射通道。权利要求书1/2 页2CN 220537823 U28.根据权利要求7所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：信号输出电路包括电容C61、电容C62、电容C63、电容C64、运算放大器U12A、运算放大器U12B、运算放大器U12C、运算放大器U12D、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5，电容C61第一端接地，电容C61第二端连接运算放大器U12D第一端，电容C62第一端接地，电容C62第二端连接运算放大器U12C第一端，电容C63第一端接地，电容C63第。

9、二端连接运算放大器U12B第一端，电容C64第一端接地，电容C64第二端连接运算放大器U12A第一端，运算放大器U12D第二端连接开关K5第一端，运算放大器U12C第二端连接开关K4第一端，运算放大器U12B第二端连接开关K3第一端，运算放大器U12A第二端连接开关K2第一端，开关K2第二端、开关K3第二端、开关K4第二端和开关K5第二端连接四个发射通道，四个发射通道控制信号输出至四个超声波换能器。9.根据权利要求1所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：通讯电路采用485通讯方式实现。10.根据权利要求1所述的一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，其特征在于：芯片U6采用。

10、SIM32F303RC1X芯片。权利要求书2/2 页3CN 220537823 U3基于多频点扫频工作的超声波控藻系统技术领域0001本申请涉及控藻技术领域，具体为一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统。背景技术0002随着人类对环境资源开发利用活动日益增加，对于水的需求也急剧增长，但水资源污染也变得日益严重。尤其是进入本世纪以来，工农业生产快速地发展，使得大量含有氮、磷等营养物质的生活生产污水排入附近的湖泊、水库和河流，导致了水体的富营养化。水体发生富营养化的程度和范围呈发展趋势，城市湖泊以及邻近城镇的水库水体富营养化程度较高，湖泊和水库等相对静止的水体发生富营养化现象重于河流，但河流富营养。

11、化问题也不容轻视，富营养化已成为我国水环境保护中最为重要的环境问题。0003对于水体进行控藻的方法有很多种，并且各有优缺点，包括物理方法，化学方法以及生物方法等。超声波控藻技术作为近年来发展起来的新型的控藻技术，其原理是利用超声波的空化效应和机械效应等来产生藻体破碎、细胞灭活、生长抑制等作用，是一种环境友好的控藻技术。0004针对单一的藻种，单一工作频率的超声波可以有效控制。由于自然水体中含有的藻类丰富多种，固定频率的超声波控藻设备效果欠佳。0005目前现有的超声波除藻仪功率小，作用范围小，工作频率单一，可除的藻类固定，因此除藻效果不理想，且只能作用于水池等小型水域，对于大型水域便无法发挥作用。

12、，更不能解决多种藻类并发的水华问题。发明内容0006本申请的目的在于提供一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，根据不同的蓝藻细胞的含量、生长周期来设置相应的超声波频率和强度，有效的去除和控制水体中的藻类的生长。0007为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，包括控制处理电路、信号发射电路以及超声波换能器，控制处理电路连接有通讯电路，控制处理电路接收通讯电路的信号后生成不同的控制信号，信号发射电路接收不同的控制信号进而生成不同的发射信号，超声波换能器将不同的发射信号转化成不同超声波信号以作用于不同的藻类进行生长控制和去除，超声波换能器包括外壳、水密线缆、。

13、压电陶瓷片以及电极片，水密线缆从外壳上端延申至超声波换能器外侧，若干片压电陶瓷片和若干片电极片交叉叠放后压紧固定在外壳内部，电源线连接电极片后从水密线缆内穿出与信号发射电路连接。0008本基于多频点扫频工作的超声波控藻系统接收不同的控制信号，生成不同超声波信号以作用于不同的藻类进行生长控制和去除，实现根据不同的蓝藻细胞的含量、生长周期来设置相应的超声波频率和强度，有效的去除和控制水体中的藻类的生长。0009优选的，前盖板固定连接在外壳内部底端，若干片压电陶瓷片和若干片电极片交说明书1/4 页4CN 220537823 U4叉叠放后置于前盖板和后盖板之间，螺杆依次穿过后盖板、若干片压电陶瓷片和若。

14、干片电极片与前盖板螺纹连接将若干片压电陶瓷片和若干片电极片压紧固定。0010优选的，外壳顶部开口，开口处连接有水密端盖，水密端盖上开设有线缆口，水密线缆从线缆口内穿出与信号发射电路连接，水密线缆与水密端盖硫化为一体。0011优选的，水密端盖与外壳连接处设有密封圈。0012优选的，控制处理电路包括芯片U6，芯片U6的57、58和59接口连接通讯电路，芯片U6的52、53、61和62接口连接信号发射电路。0013优选的，信号发射电路包括驱动电路、信号选择电路以及信号输出电路，驱动电路包括接口JP2和接口JP3，接口JP2的1和2号接口连接电阻R52第一端，接口JP2的11和12号接口连接电阻R50。

15、第一端，接口JP2的25口连接芯片U6的62号接口，接口JP2的26号接口连接芯片U6的53号接口，接口JP3的1和2号接口连接电阻R56第一端，接口JP2的11和12号接口连接电阻R54第一端，接口JP3的25口连接芯片U6的61号接口，接口JP3的26号接口连接芯片U6的52号接口。0014优选的，信号选择电路包括电阻R49、电阻R51、电阻R53、电阻R55、电阻R60、开关G1、开关G2、开关G3、开关G4、变压器L5以及电容C51，IGBT1的C极连接电源，IGBT1的G极连接开关G1第二端，电阻R54第二端连接开关G1第一端和电阻R53第一端，电阻R53第二端连接IGBT1的E极和。

16、IGBT2的C极，电阻R56第二端连接开关G2第一端和电阻R55第一端，开关G2第二端连接IGBT2的G极，电阻R55第二端和电阻R51第二端均连接IGBT2的E极和IGBT4的E极，电阻R52第二端连接开关G4第一端和电阻R51第一端，开关G4第二端连接IGBT4的G极，电阻R50第二端连接开关G3第一端和电阻R49第一端，开关G3第二端连接IGBT3的G极，电阻R49第二端连接IGBT4的C极和IGBT3的E极，IGBT3的C极连接电源，电阻R60第一端连接电阻R49第二端，电阻R60第二端和电阻R53第二端连接变压器L5，电容C51连接在电阻R60两端，变压器L5的L1、L2、L3和L4。

17、连接信号输出电路的四个发射通道。0015优选的，信号输出电路包括电容C61、电容C62、电容C63、电容C64、运算放大器U12A、运算放大器U12B、运算放大器U12C、运算放大器U12D、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5，电容C61第一端接地，电容C61第二端连接运算放大器U12D第一端，电容C62第一端接地，电容C62第二端连接运算放大器U12C第一端，电容C63第一端接地，电容C63第二端连接运算放大器U12B第一端，电容C64第一端接地，电容C64第二端连接运算放大器U12A第一端，运算放大器U12D第二端连接开关K5第一端，运算放大器U12C第二端连接开关K4第一端，运算放大。

18、器U12B第二端连接开关K3第一端，运算放大器U12A第二端连接开关K2第一端，开关K2第二端、开关K3第二端、开关K4第二端和开关K5第二端连接四个发射通道，四个发射通道控制信号输出至四个超声波换能器。0016优选的，通讯电路采用485通讯方式实现。0017优选的，运算放大器U12A、运算放大器U12B、运算放大器U12C和运算放大器U12D的型号均为ULN2803C2758014，芯片U6的型号为SIM32F303RC1X。0018优选的，开关K2、开关K3、开关K4和开关K5的型号均为HF41F/24HSC191739。0019与现有技术相比，本申请的有益效果是：本基于多频点扫频工作的超。

19、声波控藻系统接收不同的控制信号，生成不同超声波信号以作用于不同的藻类进行生长控制和去除，实现根据不同的蓝藻细胞的含量、生长周期来设置相应的超声波频率和强度，有效的去除说明书2/4 页5CN 220537823 U5和控制水体中的藻类的生长。附图说明0020图1为本申请基于多频点扫频工作的超声波控藻系统的超声波换能器的主视示意图；0021图2为本申请基于多频点扫频工作的超声波控藻系统的超声波换能器的剖视示意图；0022图3为本申请基于多频点扫频工作的超声波控藻系统的超声波换能器的内部结构示意图；0023图4为本申请基于多频点扫频工作的超声波控藻系统的控制处理电路的电路连接示意图；0024图5为本。

20、申请基于多频点扫频工作的超声波控藻系统的驱动电路的电路连接示意图；0025图6为本申请基于多频点扫频工作的超声波控藻系统的信号选择电路的电路连接示意图；0026图7为本申请基于多频点扫频工作的超声波控藻系统的信号输出电路的电路连接示意图。0027附图标记：1、外壳；2、水密线缆；3、水密端盖；4、后盖板；5、螺杆；6、前盖板；7、压电陶瓷片；8、电极片。具体实施方式0028下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有。

21、其他实施例，都属于本申请保护的范围。实施例0029一种基于多频点扫频工作的超声波控藻系统，包括：控制处理电路、信号发射电路以及超声波换能器，控制处理电路连接有485通讯电路，控制处理电路接收485通讯电路的信号后生成不同的控制信号，信号发射电路接收不同的控制信号进而生成不同的发射信号，超声波换能器将不同的发射信号转化成不同超声波信号以作用于不同的藻类进行生长控制和去除，0030如图4所示，控制处理电路包括芯片U6，芯片U6的57、58和59接口连接485通讯电路，芯片U6的52、53、61和62接口连接信号发射电路。信号发射电路包括驱动电路、信号选择电路以及信号输出电路，驱动电路包括接口JP2。

22、和接口JP3，接口JP2的1和2号接口连接电阻R52第一端，接口JP2的11和12号接口连接电阻R50第一端，接口JP2的25口连接芯片U6的62号接口，接口JP2的26号接口连接芯片U6的53号接口，接口JP3的1和2号接口连接电阻R56第一端，接口JP2的11和12号接口连接电阻R54第一端，接口JP3的25口连接芯片U6的61号接口，接口JP3的26号接口连接芯片U6的52号接口。信号选择电路包括电阻R49、电阻R51、电阻说明书3/4 页6CN 220537823 U6R53、电阻R55、电阻R60、开关G1、开关G2、开关G3、开关G4、变压器L5以及电容C51，IGBT1的C极连接。

23、电源，IGBT1的G极连接开关G1第二端，电阻R54第二端连接开关G1第一端和电阻R53第一端，电阻R53第二端连接IGBT1的E极和IGBT2的C极，电阻R56第二端连接开关G2第一端和电阻R55第一端，开关G2第二端连接IGBT2的G极，电阻R55第二端和电阻R51第二端均连接IGBT2的E极和IGBT4的E极，电阻R52第二端连接开关G4第一端和电阻R51第一端，开关G4第二端连接IGBT4的G极，电阻R50第二端连接开关G3第一端和电阻R49第一端，开关G3第二端连接IGBT3的G极，电阻R49第二端连接IGBT4的C极和IGBT3的E极，IGBT3的C极连接电源，电阻R60第一端连接。

24、电阻R49第二端，电阻R60第二端和电阻R53第二端连接变压器L5，电容C51连接在电阻R60两端，变压器L5的L1、L2、L3和L4连接信号输出电路的四个发射通道。信号输出电路包括电容C61、电容C62、电容C63、电容C64、运算放大器U12A、运算放大器U12B、运算放大器U12C、运算放大器U12D、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5，电容C61第一端接地，电容C61第二端连接运算放大器U12D第一端，电容C62第一端接地，电容C62第二端连接运算放大器U12C第一端，电容C63第一端接地，电容C63第二端连接运算放大器U12B第一端，电容C64第一端接地，电容C64第二端连接运算。

25、放大器U12A第一端，运算放大器U12D第二端连接开关K5第一端，运算放大器U12C第二端连接开关K4第一端，运算放大器U12B第二端连接开关K3第一端，运算放大器U12A第二端连接开关K2第一端，开关K2第二端、开关K3第二端、开关K4第二端和开关K5第二端连接四个发射通道，四个发射通道控制信号输出至四个超声波换能器。0031超声波换能器包括外壳1、水密线缆2、水密端盖3、后盖板4、螺杆5、前盖板6、六片压电陶瓷片7和六片电极片8，外壳1顶部开口，开口处连接有水密端盖3，水密端盖3上开设有线缆口，水密线缆2从线缆口内穿出外壳1，水密线缆2与水密端盖3硫化为一体，水密端盖3与外壳1连接处设有密。

26、封圈，有更好的密封效果，外壳1起到保护内部换能器和水密的作用，并作为超声波向外传播的介质，具有坚固耐用、防水稳定、传声优秀的特点，前盖板6固定连接在外壳1内部底端，六片压电陶瓷片7和六片电极片8交叉叠放后置于前盖板6和后盖板4之间，螺杆5依次穿过后盖板4、六片压电陶瓷片7和六片电极片8与前盖板6螺纹连接将压电陶瓷片7和若干片电极片8压紧固定，电源线连接电极片8后从水密线缆2内穿出与信号发射电路连接，该结构给压电陶瓷片7施加合适的预应力，使压电陶瓷片7不会因过大的振幅碎裂，电极片8将电信号传导给电极片8，可以将电缆传输过来的高频电信号转化为超声波信号，透过外壳向外发射。0032综上所述，本于多频。

27、点扫频工作的超声波控藻系统通过485通讯电路接收不同的控制信号，驱动电路接收不同的控制信号后，驱动信号选择电路选择合适的信号输出至信号输出电路，信号输出电路将信号传送至超声波换能器，超声波换能器根据信号发出一定频率的超声波信号，以作用于不同的藻类进行生长控制和去除。0033对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。说明书4/4 页7CN 220537823 U7图 1说明书附图1/7 页8CN 220537823 U8图 2说明书附图2/7 页9CN 220537823 U9图 3说明书附图3/7 页10CN 220537823 U10图 4说明书附图4/7 页11CN 220537823 U11图 5说明书附图5/7 页12CN 220537823 U12图 6说明书附图6/7 页13CN 220537823 U13图 7说明书附图7/7 页14CN 220537823 U14。