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申请/专利权人：电子科技大学长三角研究院(湖州);电子科技大学

摘要：本发明属于超声杀虫灭菌技术领域，公开了一种水面悬浮式超声杀虫灭菌装置，机壳用于安装换能器、电路等部件；换能器阵由水声换能器单元构成，牢固安装于机壳下部突起平面或曲面上，换能器阵元与机壳底部通过防水结构或粘结剂紧密联接；驱动电路模块安装于机壳内，其上分布驱动电路模块，用于产生超声波电信号，驱动换能器阵产生超声波；盖板固定安装于机壳上部，用于防止水溅入机壳，同时防止灰尘进入机壳；开关，用于打开或关闭水面悬浮式超声杀虫灭菌装置，开关安装于盖板上。本发明解决了超声杀虫灭菌技术尚不能有效应用于鱼缸等巨大需求领域的技术难题，提供了一种绿色、环保、使用方便，可大规模推广应用的超声波杀虫灭菌装置。

主权项：1.一种水面悬浮式超声杀虫灭菌装置，其特征在于，包括：机壳，用于安装换能器、电路部件，并产生浮力使水面悬浮式超声杀虫灭菌装置浮于水面上；换能器阵，由水声换能器单元构成，牢固安装于机壳下部突起平面或曲面上，换能器阵元与机壳底部通过防水结构或粘结剂紧密联接；驱动电路模块，安装于机壳内，其上分布驱动电路模块，用于产生超声波电信号，驱动换能器阵产生超声波；盖板，固定安装于机壳上部，用于防止水溅入机壳，同时防止灰尘进入机壳；开关，用于打开或关闭水面悬浮式超声杀虫灭菌装置，开关安装于盖板上；所述换能器阵由水声换能器作为阵元，水声换能器采用压电陶瓷或磁致伸缩换能器；换能器阵中的阵元由一个或多个频段的水声换能器组成，每个频段的水声换能器组成一组，由对应频段的功放进行驱动，同时，每个频段的水声换能器在机壳下部突起面内均匀分布，多个频段水声换能器共存时它们之间采用间夹分布形式布阵形成换能器阵；换能器阵通过多个频段水声换能器的组合，实现20～55kHz的频段覆盖，将其分为不大于8个的1～n个频段，每个频段由对应频段的功率放大器进行驱动；所述驱动电路模块主要由电源模块、信号处理模块、功放模块、载物板组成；电源模块、信号处理模块、功放模块以螺钉或螺栓固定形式固定于载物板上；载物板采用螺钉或螺栓实现与机壳上部空腔内的凸台固定联接；电源模块由干电池或蓄电池构成；信号处理模块由非易失性存储器、信号处理器、参数设置无线模块、DA转换器、分频器构成，用于储存超声波信号数字序列或参数，设置信号处理器运行参数，产生超声频段数字信号，并通过DA转换器变为模拟信号，然后由功放进行功率放大，以驱动功放后面接的水声换能器阵列在水中产生超声波；当换能器阵由多个频段的水声换能器组成时，DA转换器输出的模拟信号先进入分频器组，然后由分频器分成不同频段的模拟电信号，再由其后接对应频段的功放，驱动对应频段的水声换能器组产生对应频段的超声波；所述机壳由下部突起部分及上部腔体组成，下部突起的外形为半球面或半柱面，然后将换能阵的阵元与表面相切安装，并使阵元均布于突起面上，以此来保证超声波声场在水体中的全向性；突起面上固定有换能器阵列，机壳根据整个装置的重量调整其体积的大小，由此保证机壳下部突起在装置使用时全部淹没于水中，并保证机壳上部腔体至少留有2厘米的部分露出水面；上部腔体内有凸台，用于安装驱动电路模块，驱动电路模块通过螺钉、螺栓或扎带的固定于上部腔体中的凸台上；所述信号处理模块主要由非易失性存储器、信号处理器、参数设置无线模块、DA转换器、分频器1～n构成；非易失性存储器采用闪存flash作为器件，用于存储灭虫杀菌波形文件或波形参数；所述信号处理器主要由单片机、数字信号处理器DSP、可编程逻辑门阵列FPGA或嵌入式系统ARM中的一种或两种组合构成，并包含内存及基本的外围电路，用以对水面悬浮式超声杀虫灭菌装置的各项工作任务进行管理；参数设置无线模块主要由蓝牙模块或wifi模块构成，通过无线的方式与参数无线设置端进行通信，以实现系统运行参数；无线设置端由带蓝牙或wifi功能的手机或计算机实现；信号处理器未获得参数设置无线模块的新设置参数时，将以默认参数运行，反之以新参数执行任务；信号处理器通过默认的参数或新设置的参数安排任务后，将执行任务所需的超声波频段的波形文件调到内存中，或根据波形参数生成波形文件，然后将波形文件中的数字序列发送到其后联接的DA转换器转换成模拟电信号；所述功放模块后接换能器阵；当换能器阵由单一频段水声换能器构成时，功放模块只配置一个对应于该频段的功放，同时DA转换器输出的模拟电信号直接输入功放模块中；当换能器阵由1～n个频段水声换能器组构成时，功放模块由对应于1～n个频段的功放1～n组成，分频器对应于1～n个频段的分频器1～n组成，DA转换器输出的模拟电信号首先进入分频器1～n，由分频器1～n分频滤波形成1～n频段的电信号，分别送入对应频段的功放1～n中实现功率放大；功放模块中的功放由D、T、E任意一类功率放大器构成。

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