[发明专利]一种自供电的全方位集成式超声除藻装置及其工作方法

权利要求书

1.一种自供电的全方位集成式超声除藻装置，其特征在于，包括：太阳能供电驱动控制一体化模块（1）、承载装置（2）、连接装置（3）、超声探头模块（4）及水质检测装置（5）；

所述太阳能供电驱动控制一体化模块（1）包括光伏发电系统（11）、具有内腔的多边形锥形外壳（12）、超声波发生器（13）和储电装置（14）；

所述光伏发电系统（11）设置在多边形锥形外壳（12）的表面，用于吸收不同角度的太阳能，从而转化为电能存储到储电装置（14）；

所述储电装置（14）对太阳能供电驱动一体化模块（1）、超声探头模块（4）以及水质检测装置（5）进行不间断供电；超声波发生器（13）实现对超声探头模块（4）的驱动控制；

所述超声波发生器（13）和储电装置（14）设置在多边形锥形外壳（12）的腔体内部；

所述承载装置（2）包括：浮箱（21）、环形框（22）、支撑梁（23）；

所述连接装置（3） 设置在承载装置（2）和超声探头模块（4）之间，提供浮力给超声探头模块（4）；

所述支撑梁（23）的两端分别与所述环形框（22）的内侧和所述连接装置（3）的柱面相连；所述浮箱（21）固定在支撑梁（23）的上表面；

所述超声探头模块（4）包括：一个箱体（41）、四个变截面兰杰文压电换能器（42）和一个环形构件（43），四个变截面兰杰文压电换能器（42）通过环形构件（43）连接，箱体（41）与四个变截面兰杰文压电换能器（42）之间通过法兰盘（44）固定；

所述变截面兰杰文压电换能器（42）包括：法兰盘（44）、发射端（45）、配重块（46）、预紧螺栓（47）、四片带中心圆孔的圆形压电陶瓷片（48）、平面梁（49）；通过预紧螺栓（47）将配重块（46）、平面梁（49）、带中心圆孔的圆形压电陶瓷片（48）和发射端（45）依次安装在一起；

所述水质检测装置（5）设置在超声探头模块（4）的底部。

2.根据权利要求1所述的自供电的全方位集成式超声除藻装置，其特征在于，所述水质检测装置（5）实时监测水中叶绿素-a、藻青蛋白含量以及PH值并将结果反馈到超声波发生器（13），超声波发生器（13）根据上述结果实时调节除藻频率和输出功率，实现高效除藻。

3.根据权利要求1所述的自供电的全方位集成式超声除藻装置，其特征在于，所述法兰盘（44）位于第二片带中心圆孔的矩形压电陶瓷片（48）与第三片带中心圆孔的矩形压电陶瓷片（48）之间，用于固定变截面兰杰文压电换能器（42）在箱体（41）中的相对位置；

所述发射端（45）设计为喇叭形变截面放大结构且存在内腔；

所述带中心圆孔的圆形压电陶瓷片（48）沿着厚度方向极化；

所述相邻的两片带中心圆孔的矩形压电陶瓷片（48）的极化方向相反；

所述法兰盘（44）位于所述超声探头模块（4）的振动节点位置。

4.根据权利要求1所述的自供电的全方位集成式超声除藻装置，其特征在于，所述超声探头模块（4）发射的功率以及工作频率分别与需要覆盖的除藻范围和对应去除藻类的类别有关。

5.根据权利要求1所述的自供电的全方位集成式超声除藻装置，其特征在于，所述四个变截面兰杰文压电换能器（42）发射面方向形成四个加强辐射区，同时环形构件（43）周向形成弱辐射区，配合浮箱（21）控制整个除藻装置上浮下潜，实现全方位360°超声波除藻。

6.根据权利要求1所述的自供电的全方位集成式超声除藻装置，其特征在于，所述带中心圆孔的压电陶瓷片（48）均为纵振压电陶瓷片。

7.根据权利要求1所述的自供电的全方位集成式超声除藻装置，其特征在于，所述压电陶瓷（48）表面涂有环氧树脂进行绝缘处理。