超声波清洗范文1
为解决公交车的高效便捷清洗问题，基于青岛理工大学韩旭东教授的团队设计的一款“垂直滚筒式公交清洗小车”，利用AT89C51单片机配合其他元器件，设计了相关的嵌入式系统，包括超声波测距系统和手动/自动双模平台升降控制系统，完善了原产品的设计。采用KeilC51软件编写了相应的控制程序，使用Proteus软件绘制了电路原理图，并进行了仿真模拟。
关键词：
公交清洗小车；嵌入式系统；超声波测距；平台升降控制
0引言
为解决公交车的高效便捷清洗问题，青岛理工大学韩旭东教授的团队设计了一款“垂直滚筒式公交清洗小车”[1]。但在该设计中，仅对机械结构与工作原理做了介绍，缺少相关的控制电路与控制程序的设计，给清洗小车的使用带来了极大的不便。本文在原产品的基础上，针对小车与公交车之间距离的控制不准确的问题，设计了超声波测距系统；针对平台升降控制不方便的问题，设计了手动/自动双模平台升降控制系统。有效地提高了该产品的实用性，完善了该产品的设计。
1超声波测距系统
1.1设计目的
清洗小车由人力推动并控制方向，但由于路面不平，人力控制精度有限，会使小车与公交车车体间的距离发生改变，距离过近会使滚筒挤压车体表面，阻碍滚筒旋转；距离过远，则会使滚筒毛刷与车体表面间间隙过大，影响清洗效果。需要一套测距系统使小车与公交车车体间的距离始终保持在一个合理范围之内。
1.2测距方式的选择
超声波测距是利用机械波反射来测量距离，适用于短距离测距，原理简单，成本低，远距离测量精度较低。公交清洗小车的使用环境比较复杂，对测距系统的精度要求不高，测量的距离在1～2m，且要求结构简单、成本低廉、性能稳定。根据需要和集中测距方式的特点，本文选择超声波测距方式。
1.3超声波测距原理
超声波在均匀介质中的传输速度为一恒定值，由发生器发射超声波，在遇到测量目标后反射回来，由接收器接收并记录由发射到接收经历的时间，便可以计算出发生器与测量目标之间的距离[2]。公式如下：L=12C•Δt。式中：L为测量距离；C为超声波在当前介质中的传输速度（空气中常温下速度为340m/s）；Δt为从发射到接收经历的时间。
1.4设计内容
本文利用AT89C51单片机、HC-SR04超声波测距模块、LED灯组成了一个超声波测距警报系统。当距离过近时，指示距离过近的红灯点亮；距离适中时，指示距离适中的绿灯点亮；当距离过远时，指示距离过远的红灯点亮。工作人员可以根据灯光指示调整小车位置，使之与车体表面间的距离保持在一个合理范围。1.4.1HC-SR04超声波测距模块工作原理本文所采用的HC-SR04超声波测距模块，具有成本低、体积小、精度高、使用简单方便等优点，其基本工作原理为：1)采用I/O口TRIG触发测距，提供至少10μs的高电平信号;2)模块自动发送8个40kHz的方波，自动检测是否有信号返回；3)有信号返回，通过I/O口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间[3]。1.4.2程序控制过程利用AT89C51单片机自带的定时计数器资源，通过I/O口给超声波模块一个发射信号并开始计时，当收到超声波模块的反馈信号时，结束计时并计算距离。
2手动/自动双模平台升降控制系统
2.1设计目的
现行大多数公交车的高度在3m左右，为能够确保清洗整个车体表面，原产品采用双丝杠旋转驱动平台升降的设计，并利用直流电动机产生动力。为方便用户使用，能够快捷高效操作平台升降，提高清洗效率，本文设计了一套手动/自动双模平台升降控制系统。
2.2设计内容
根据计算，清洗平台需调整2次高度才可将车体表面清洗完毕，为了方便工作人员操作，本文设计了手动/自动双模控制系统。该系统采用AT89C51单片机，配合L289直流电动机驱动模块，通过控制电动机的正反转实现平台的升降，设计原理图见图4[5]。操作过程为：启动系统后，在自动模式下，按UP键，平台会上升一个固定高度；按DOWN键，平台会下降一个固定高度。该高度值是为实现最高清洗效率，以3m高的车身为标准，经优化计算得出的最适高度。因为公交车的型号差异，车身高度也各不相同，所以为满足实际使用要求，我们又设计了手动控制模式。在手动模式下，按住UP键，平台会上升，松开立即停止；按住DOWN键，平台会下降，松开立即停止。为防止工作人员误操作，本文增加了按键防抖动延迟，防止工作人员误触按键；如果UP和DOWN键同时按下，则电动机停转，直至其中一个按键松开。
3结语
超声波清洗范文2
关键词：超声波发生器；逆变电路；频率跟踪；交流斩波
超声清洗技术适用于表面形状复杂，且质量要求高的器件的清洗、除垢，如机械、电子、光学等领域[1-2]。超声清洗装置作为该技术的核心，为换能器提供超声频电能，通过机械振动、“空化效应”、“剪切效应”，完成清洗[3-4]。但在实际应用中，换能器存在发热、损耗和老化等问题，导致谐振频率漂移，甚至换能器损坏，因此，需要超声清洗装置的输出频率与换能器实际工作频率保持一致；此外，传统超声清洗装置在功率调节方面，多采用变压器调压、移相调压、直流斩波调压等方法，大多存在不易设计、功率因数不高等问题，导致电源工作效率降低。综上分析，本文设计了一款带有频率自动跟踪、智能调节，以及输出功率数字控制的超声清洗装置，保障电源系统处于最佳工作状态。
1超声清洗装置设计
超声清洗装置系统结构框图如图1所示，包括主电路和控制电路。
1.1主电路设计
主电路采用AC-AC-DC-AC结构，包括交流斩波调压电路、整流滤波电路、逆变电路、匹配电路、驱动电路等，主要功能是将市电转换为超声频电能供给换能器。图2为交流斩波电路，采用软硬件结合方式，将斩波控制信号作用到IGBT器件，控制通、断，将连续的正弦电压斩成离散的片断，实现调压、调功的功能。
1.2控制电路
控制电路以ATMEGA328为核心，包括超声波发生电路和频率自动跟踪电路（见图3），其中频率自动电路又细分为电流采样及过零比较电路、鉴相反馈电路等，主要功能是为逆变电路和交流斩波调压电路提供IGBT栅极脉冲信号，并根据鉴相反馈信号调整信号频率。超声波发生电路由高性能单片机芯片ATMEGA328、4*3键盘和LCD液晶模块构成。ATMEGA328具有6路PWM输出，3个定时/计数器。本文中定时/计数器1(T/C1)的时钟源为压控振荡器(VCO)的输出信号，定时/计数器2(T/C2)的时钟源为单片机系统外接的16MHz晶振。通过查询ATMEGA328芯片资料[5]，进行如下配置：(1)T/C1设置成相位频率修正PWM模式，其中，TCCR1A=0XB0，TCCR1B=0X17，此时ICR1为计数TOP值，TCNT1为计数初值，占空比为50%，即全桥逆变驱动信号20~60kHz范围内连续调节；(2)T/C2设置成CTC模式，TCCR2A=0X52，和TCCR2B=0X00，此时OCR2A为计数TOP值，占空比为50%，即交流斩波控制信号。电流采样及过零比较电路采用基于霍尔效应的ACS712芯片，通过IP+/-引脚对换能器电流进行采样，再由过零比较电路变为方波，即获得采样电流方波信号。鉴相反馈电路以集成芯片74HCT4046为核心，保障ATMEGA328输出信号频率与换能器实际工作频率保持一致[6]。该电路将采样电流方波信号和全桥逆变驱动信号分别接74HCT4046的14和3脚，并由13脚输出鉴相电压信号。在未发生谐振时，电路工作过程如下：(1)若14脚信号频率低于3脚时，13脚输出低电平，反之输出高电平；(2)若两引脚信号同频时，当14脚相位超前3脚，13脚输出正脉冲，反之输出负脉冲，脉冲宽度与两输入信号上升沿间相位差呈正比；(3)若两输入信号同频同相时，输出为高阻；(4)由13脚输出的鉴相电压信号经低通滤波后，输入到9脚，即芯片内部VCO；(5)由4脚输出VCO信号，并作为ATMEGA328的T/C1外接时钟源。综上分析，全桥逆变驱动信号经鉴相反馈电路后，逐渐逼近换能器实际谐振频率，实现频率的自动跟踪和智能调节。图3中，C8、R7、R8和D2构成他激启振电路，解决无法自动进入预定启动的问题。
2软件设计及电路仿真
2.1软件设计
超声清洗装置软件设计程序流程如图4所示，由ARDUINO软件进行编译，主程序功能包括判断和调用子程序；子程序功能包括交流斩波控制信号的调节、全桥逆变驱动信号的调节及频率跟踪调节。
2.2电路仿真
利用PROTEUS[7]和SIMULINK[8]两款软件对图5所示的超声清洗装置电路进行仿真。PROTEUS主要仿真控制电路，结合ARDUINO编译的HEX文件联合仿真，图6为频率跟踪仿真结果，其中右面波形为采样电流方波信号，左面波形为全桥逆变驱动信号，可见换能器两端电压和流过电流逐渐同频同相，即换能器处于谐振状态。图7为交流斩波调压电路仿真结果。仿真结果表明，该款电源设计方案可行，实现了预期功能，动态响应快。
3结束语
研究了一款以ATMEGA328单片机为核心，利用外部晶振产生超频及高分辨率的PWM信号，以此控制全桥逆变电路和交流斩波调压电路，结合鉴相反馈实现频率自动跟踪，保障超声清洗装置系统工作在最佳谐振状态。
参考文献：
[1]倪作恒,王冠,马军,等.超声波技术在锌银电池极片清洗中的应用[J].电源技术,2018,24(5):674-677.
[2]王秀芝,程云飞,李艳聪,等.用于不同蔬菜中农药去除的超声波清洗器结构设计[J].科技通报,2018,(5):240-243.
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[4]肖喜鹏,张加胜,刘祖超.基于单片机控制的超声波换能器设计与实现[J].应用声学,2015,34(2):113-118.
[5]StevenFBarrett.Arduino高级开发权威指南[M].原书第2版.潘鑫磊,译.北京:机械工业出版社,2014.
[6]李正生,陈浩,李萌蕊.CD4046中VCO的工作原理与元件试调选择[J]电子设计工程,2018,26(12):106-111.
[7]周润景,刘晓霞.基于PROTEUS的电路设计、仿真与制版[M].北京:电子工业出版社,2013.
超声波清洗范文3
关键词：农业机械零件；技术鉴定方法；清洗养护；维修装卸
作为农业生产过程中的重要工具，农业机械良好作业会对农业生产带来重大的影响，因此保证农业机械处于一个正常运行状态是非常关键的。零件的技术鉴定和维修作为机械维修与保养中重要环节，直接决定着农业机械的状态。所以，在实际工作中，管理人员需要熟悉具体的鉴定方法和修理技巧，对机械零件的状态进行正确的判定和修理。只有进行正确的技术鉴定，才能够实现零件快速修理，提高农业机械的生产效率[1]。但是在具体的操作中，由于一些客观因素的存在，使得零件技术鉴定和修理遇到了许多问题，没有达到预期的效果。为此，加强这方面探究是十分必要的。
1农业机械零件常用技术鉴定方法
1.1经验鉴定法。所谓的经验鉴定法就是依靠维修人员的工作经验，对零件的状态进行技术鉴定和修理。运用这种方法时，不需要依靠量具、仪器等用具，只要鉴定人员进行认真观察和感觉，找到其中存在的问题。通过观察，鉴定人员可以对轴类零件的状态进行鉴定，判断其是否存在断裂的问题，同时对于壳体类的外表进行观察，可以发现其表面是否出现裂缝或者孔洞的现象。在具体鉴定过程中，鉴定人员可以通过敲击的声音来判断壳体的情况。另外，鉴定人员在鉴定配合件的情况时，就需要依靠感觉来判断配合件之间是否存在间隙或者发热现象。这种鉴定方法既经济又方便，唯一的不足就是鉴定人员需要具备丰富的工作经验，并且无法做到精准判断。
1.2量具测量鉴定法。量具测量鉴定法就是鉴定人员运用量具对零件进行鉴定的方法，通过测量零件的具体尺寸，将测量到的结果与标准零件进行对比，找到其中的问题。在进行这种鉴定方法时，需要鉴定人员能够熟练和正确使用各种量具，如百分尺、卡尺、齿轮卡尺等。同时对于所需要测量的部位进行正确的选择，避免出现测量部位选择不合理的情况出现。此外，在鉴定完成后，还需要鉴定人员能够对机械零件进行科学地修理，采用合适的修理方法进行缺陷处理[2]。
1.3颜色显示法。颜色显示法作为机械零件中一种比较常用的鉴定方法，在对零件进行鉴定时，将零件浸入煤油的着色溶液中，然后再将浸泡完后的零件进行冲洗，晾干。最后用锤子对零件的表面进行轻轻地敲击，如果零件表面出现颜色线条或者缺陷轮廓出现，就能够鉴定零件表面存在裂缝等问题。这种鉴定方法在零件裂缝鉴定上具有良好的效果，鉴定人员在实际的鉴定过程中，要充分利用这一特性，对机械零件进行快速准确的鉴定，实现机械零件的科学修理。比如在对曲轴的裂纹进行鉴定时，鉴定人员就可以使用颜色显示法进行快速的鉴定。
1.4液压试验法。检测汽缸盖、气缸体内部的铸件状态时，常采用液压实验法，检测气缸内部铸件是否存在缝隙和气孔。首先，用维修专用盖板或塞子将气缸外部的气孔堵好，并预留一个进水孔；其次，将水泵皮管与预留的进水孔连通，用手压将水压满汽缸，感觉到逐渐吃力时，用水压表读出汽缸内部水压；然后，缓慢压水的同时观察水压表读数，当水压保持在0.3MPa～0.4MPa时，停止压水，观察水压表数值是否回落，汽缸表面有无渗漏现象[3]；最后，当水压表数值出现回落时，检查缸体渗漏位置，确定缸体铸件损耗程度。
1.5超声波探伤法。超声波探伤法是最为常用的无损检测方法，可以用来检测零件整体结构缺陷。近几年，随着国内超声波技术的不断进步，超声波探伤法的应用成本越来越低，适用范围愈加广泛。同时，随着超声波便携式检测设备的研发实践，超声波探伤法相较于以上四种鉴定方法来说明显具备方便、高效、准确等优势。其基本检测原理为，利用超声波穿过零件时的反射波强度，来判断零件内部结构的紧密性，从而检测零件结构缺陷和损耗程度。目前常用的超声波检测设备有多种，配备不同种类的探头，能检测零件表面、内部的结构缺陷，准确锁定缺陷位置。
2农业机械零件常用维修养护技巧
2.1农业机械零件清洗养护技巧。农机零件清洗是基础的农机养护手段。针对农机不同位置要采用不同的清洗方式，保持农机的零件性能，改善农机各功能部件的运作环境。1）针对冷却系统的清洗，主要将清洗目标锁定在清除冷却机内部水垢上。可以先采用浓度在8%左右的盐酸溶液或含3%浓度盐酸的若定缓蚀剂溶液2L进行机体内部清洗，去除顽固水垢，然后再用清水多次冲洗，将脱落的水垢冲洗干净。针对高温作用形成的硅酸盐矿物质化合物沉淀，可以采用2%浓度的苛性钠溶液浸泡1～2天时间，再用清水冲洗干净，也能有效去除冷却机内部水垢[4]。2）针对动力系统的清洗养护，则应该将清洗重点定为清洗机体内外油污。首先，针对喷油器、铝制零件等较为精密脆弱的零件，一般采用酒精、汽油等有机溶剂进行清洗。清洗时注意避免加热，以免发生有机溶剂突然起火；其次，对于钢铁制品的铸件，要采用碱性溶液或肥皂水等去污能力较强的溶液去除其表面润滑液油污；最后，针对一些非常精密的金属构件则可以选择专业的金属清洗剂清洗，清洗过程有序进行，避免清洗溶液混用对零件造成腐蚀损害。3）针对非金属类零件的清洗养护，则应该根据零件具体材质，选择适当的清洗液清理。例如针对柴油滤芯的纸质零件，可以用挥发性较好的汽油、煤油等材料进行清洗；针对制动摩擦片等陶瓷类零件的清洗则建议用汽油；针对橡胶类零件的清理，可以选用洗洁精、洗衣粉水等去污能力较强，容易冲洗干净的清洗液进行清理。
2.2农业机械零件维修技巧。2.2.1零件拆装更换技巧。零件更换是较为常见的农机零件故障维修方法，但笔者认为要按照一定的原则和步骤进行农机零件的拆装更换，才能尽可能地提高维修效率，节约维修成本。1）要明确农机零件的更换标准。即要依据农机零件技术鉴定结果，准确判断零件当前性能，考虑是否更换零件，避免不必要的维修成本。笔者认为可以按照以下三个方面考虑零件是否满足更换条件。首先，对于更换成本较低的小型耗件，在出现耗件严重损耗时，要及时更换新的同规格耗件，避免不必要的零件修复在延耗工时的情况下还加大维修成本；其次，对于一些特殊金属类零部件，出现磨损严重的问题，一般修复难度较高，且修复后的续用期限也相对较短。针对这种情况，一般建议直接更换磨损严重的金属铸件；最后，对于一些较为精密的传动构件，如齿轮、凸轮结构构件，为了避免修复工作造成其精密度下降，一般在技术鉴定其性能出现问题时，也要及时更换同规格构件替代。2）针对过盈配合零件的拆卸工作，要以不破坏原有构件间的配合关系为首要原则。首先，在进行这些部件的拆卸工作时，要依据说明书或通过细致观察，锁定配合系统中的所有销、轮、螺钉、卡簧等配合连接装置，预先将这些零件拆卸下来；其次，在拆卸精密构件之前，要先确定构件拆装方向，选择合适的拆卸工具，找到合适的受力部位，防止精密零部件在拆卸过程中受到损害；最后，当农机在工作过程中临时故障，没有合适拆卸工具时，也要掌握科学的拆卸技巧，垫上木片，用木棒循环敲击拆解，保证零件周围受力均匀，不易发生变形。3）针对螺钉、铆接类零件的拆卸，同样需要按照一定的操作规范。首先，针对螺栓结构零件的拆卸，一定要按照说明书正确使用拆卸工具，选择合适的受力位置和扳手力矩，避免拆卸施工用力过猛，损害螺纹；其次，在拆卸结构表面的螺母时，要按照先四周、后中间的操作原则，有序进行螺母松卸，在全部卸完以后，要再次进行检查，看有没有漏拆螺栓，确认无误以后在尝试取下装置构件；最后，更换断裂的铆接类零件时，要先将断裂的部分完全去除，再将接合面清洗干净，然后在进行新部件与旧装置构件之间的铆接装配，确保铆接构成足够精密。2.2.2零件修复技巧。对于一些损耗程度不高或轻微变形的零件，可以通过修复技巧恢复其性能。常见的零件修复技巧有以下五种：1）采用低温镀铁法。对于一些传动轴承类装置出现表面轻微磨损时，可以采用电镀的方式，填补表面磨损部分，修复轴承表面结构；2）热喷涂法。通过高温气流融化了的金属材料喷涂零件表面，修复一些材料的磨损表面，或改善一些易磨损材料的耐磨性；3）堆焊法修复。堆焊法是一种常见的金属构件修复技巧[5]。通过一层一层地将焊接材料焊接于零件表面，来恢复零件的原有尺寸或规格，修复零件的破损、磨损部位，也可以通过选择不同材料的焊接材料，改变材料原有的物理特性，增强零件物理性能；4）物理校正法。这种方法主要适用于一些冲撞变形的零件校正。例如针对一些轻微变形的承重轴或金属铸件外壳，可以采用人工敲击或机械压力校正的方式，修复变形部位，使其恢复原有的形状；5）位置调整法。针对一些齿轮错位等故障，在通过技术鉴定以后，确定不是由于齿轮损耗过度引发错位的前提下，可以采用轻敲齿轮部位的方式使齿轮再次咬合。
3结论
超声波清洗范文4
关键词:药物合成;设计性实验;扑热息痛;比较教学法;创新科研能力
随着高校实验教学改革的展开，实验教学已从过去单纯的验证性实验逐步发展到了综合性、设计性、研究型实验教学。设计性实验是通过理论指导实践，由学生自主完成的探索性过程，培养学生的系统性科学思维和开拓创新意识，激发学生的参与性和创造性，提高学生分析问题和解决问题的能力，对培养创新人才有很大的促进作用［1－3］。制药工艺综合实验是我院制药工程专业课程体系的重要组成部分，是培养学生实验技能、巩固基础理论知识的主要环节，是提高学生观察能力、动手能力、分析能力的重要途径，是实施创新教育，提高综合素质，增强科研意识和创新能力的关键所在［4］。围绕培养具有科学素养、创新能力、实践能力的高素质创新型人才的目标，学院对制药工艺综合实验进行整合，对设计性实验的开展进行了大胆的探索和实践，将药物合成、药物分析、药物制剂和药理学这些主干课程进行知识衔接和融合，模拟药物研发的整个历程制定一体化的综合设计性实验。作者以制药工艺综合实验中扑热息痛的合成为例进行具体探讨。将全班48人分成12组，每组4人，各个组自行通过Scifinder、Reaxy、ACS、Willy、RSC、ElsevierScienceDirect、中国知网CNKI、维普全文数据库等中外文数据库检索，以及百度文库、道客巴巴等网站，收集对乙酰氨基酚的性质、合成路线和合成方法等资料，各组学生综合应用所学知识进行小组讨论，设计实验方案并进行PPT研讨［5－7］，教师根据实验室现有条件进行筛选，结合比较教学法，确定可行方案并实施。实验完成后各小组处理实验数据，整理实验结果，并进行PPT汇报。通过该设计性实验充分调动学生的积极性、主动性和创新性，提升了学生的科学研究素养和分析问题、解决问题的能力。
1实验
1.1实验原理。扑热息痛，又名对乙酰氨基酚(APAP)，临床上用于普通感冒或流行性感冒引起的发热、缓解头痛、神经痛等，是临床上最常用的解热镇痛药之一，亦是全世界应用最广泛的药物之一。实验要求以对氨基酚为原料，经乙酰化得到APAP。针对学生提出的合成方案，从应用比较教学法的角度［8－9］，筛选出的3个实验方案［10－12］，如图1所示。超声波辐射技术已广泛应用于有机合成领域中，不仅能提高反应速率和产物收率，甚至还能使在常规反应条件下难以发生的反应得以顺利进行。超声波辐射能加速各种有机均相及异相反应，由于超声波的空化作用所产生的局部高温高压可以促进电子转移，从而使反应速率明显加快［13］。微波辐射技术是新兴的绿色合成技术，微波能量能够穿过容器直接进入反应物内部并只对反应物和溶剂进行加热，而且加热均匀，可以减少副产物的生产以及防止反应物和产物因过热而分解，具有快速、高效、简单、无污染等特点［14］。
1.2仪器与试剂。仪器:超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱联用仪(MALDISYNAPTMS)，美国沃特世公司;AVANCEIIIHD400MHZ核磁共振谱仪，瑞士布鲁克公司;Nicolet6700全反射傅里叶红外光谱仪，美国赛默飞世尔科技有限公司;SB－5200TD超声波清洗机，宁波新芝生物科技股份有限公司;XH－300UL微波合成反应仪，北京祥鹄科技发展有限公司;ZF－6三用紫外线分析仪，上海嘉鹏科技有限公司;烘箱，电子天平，磁力搅拌加热器等。试剂:对氨基酚，醋酸酐，活性炭，亚硫酸氢钠等均为国药市售化学纯。
1.3实验方法。1.3.1方案一:常规加热套合成APAP［10］在磁力搅拌电热套中，安装配有磁性搅拌子、温度计、回流冷凝管的100mL三颈瓶。向三颈瓶中加入11g对氨基苯酚和30mL水，开启搅拌，加热到50℃;通过恒压滴液漏斗逐滴加入12mL乙酸酐，控制滴加速度在30min完成;然后升温到80℃，保温2h。冷却到室温，即有固体析出，待结晶析出完全后，抽滤，用冷水洗涤滤饼两次，抽干得对乙酰氨基酚粗品。将粗品移至100mL三颈瓶中，加入适量水，置于电热套加热使溶解;稍冷后加入1g活性碳，回流15min，在抽滤瓶中先加入0.5g亚硫酸氢钠，趁热抽滤，滤液趁热转移至100mL烧杯中;放冷析晶，抽滤，滤饼用0.5%亚硫酸氢钠溶液洗涤2次，抽紧压干，干燥，得到白色晶体，测熔点，计算收率，并通过质谱，氢谱，碳谱，红外进行化合物的表征。1.3.2方案二:超声波辐射技术合成对APAP［11］向100mL三颈瓶中加入11g对氨基苯酚和30mL水，安装好温度计、回流冷凝管，加入12mL乙酸酐，稍加摇动后，放入超声波清洗仪中，提前设置好反应时间25min、功率为100W和反应温度80℃。反应结束后将三颈瓶转移到冰水中冷却充分，析晶完全后，抽滤，用冷水洗涤滤饼两次，抽干得对乙酰氨基酚粗品。所得粗产品用水重结晶，同时加入适量锌粉和活性炭煮沸，趁热抽滤，滤液趁热转移至100mL烧杯中，放冷析晶，抽滤，洗涤，抽紧压干，干燥，得到白色针状晶体，测熔点，计算收率，并通过质谱，氢谱，碳谱，红外进行化合物的表征。1.3.3方案三:微波辐射技术合成APAP［12］向100mL三颈瓶中加入11g对氨基苯酚和30mL水，稍加摇动后加入搅拌子，放入微波合成仪中，设置好反应时间17min、微波功率500W和温度100℃，滴加乙酸酐，同时开启微波反应。反应结束后将反应液转移至烧杯中，冰水浴冷却析出晶体，抽滤，冰水洗涤滤饼两次，抽干得对乙酰氨基酚粗品。粗产品用水重结晶，同时加入适量锌粉和活性炭煮沸，趁热抽滤，滤液趁热转移至100mL烧杯中，放冷析晶，抽滤，洗涤，抽紧压干，干燥，得到白色针状晶体，测熔点，计算收率，并通过质谱，氢谱，碳谱，红外进行化合物的表征。
2结果与讨论
2.1不同实验方案结果。这三种实验方案各有特点，在常规操作的基础上引进了超声波和微波技术，增加了学生对合成前沿新技术的了解和使用。本设计性实验面向已有一定基础的大四学生，实验结果见表1。由表1可见，对比这三个实验方案，尽管最终得到对乙酰氨基酚的产率相当，但是微波辐射和超声波辐射的反应时间明显少于常规实验的反应时间，且更加绿色、高效、节能。通过实验，学生对这几种合成技术有了更加直观的体验和深刻的理解。
2.2产品的结构表征。运用现代分析检测手段对产品进行结构表征，不仅让学生了解仪器的基本原理、使用方法，更让学生掌握实验数据的分析与处理，达到理论知识的融会贯通和学以致用，提高了学生动手操作能力、主动思维能力和科学研究能力。通过数字熔点仪测量产品的熔点为169～170℃，与参考文献［12］值相符合。质谱仪测定分子量［M+H］+为152，产品分子量M为151。核磁共振仪测定产品的氢谱、碳谱，氢谱解析:1H－NMR(400MHz，CD3OD):7.3(d，2H，Ph－H)，6.75(d，2H，Ph－H)，2.1(s，3H，－CH3)。碳谱解析:13C－NMR(400MHz，CD3OD):δ170.0(C－7)，154.0(C－4)，130.3(C－1)，122.0(C－2，C－6)，114.8(C－3，C－5)，22.1(C－8)。此外，经KBr压片进行傅里叶红外光谱仪测定产品的红外光谱，如图2所示，特征峰主要有3320.4cm－1为二级酰胺N－H伸缩振动吸收峰，3108.5cm－1峰为酚羟基的O－H伸缩振动吸收峰，1650cm－1为酰胺C=O伸缩振动吸收峰，1609.5、1561.1、1504.5和1434.8cm－1为苯环C=C骨架振动吸收峰，与文献谱图基本一致［15］。
3结语
超声波清洗范文5
关键词：加味三核颗粒；盐酸小檗碱；高效液相色谱法；质量控制
前列腺增生症是引发中老年男性排尿障碍的一种常见良性疾病，在50岁人群中发病率为40%，在80岁以上人群中发病率接近90%，90岁以后人群发病率几乎100%。我们目前逐步进入人口老龄化阶段，前列腺增生症患者逐年增加，严重影响老年人的生活质量，甚至还可能伤及肾脏，造成肾功能不全等后果[1]。加味三核颗粒是国医大师王世民教授由经典古方加味而成，由橘核、山楂核、荔枝核、黄柏、水红花子等多味中药组成的中药制剂，治疗前列腺增生疗效显著，极大地减轻了患者的病痛。本论文就加味三核颗粒的薄层定性鉴别、含量测定、方法学考察进行研究，建立加味三核颗粒的完整、全面的质量控制方法，为加味三核颗粒的质量控制研究奠定一定的基础。
1仪器与试剂
1.1仪器
美国Waterse2695高效液相色谱仪，Wa-ters2998紫外检测器，Empower工作站；CAMAGTLCVISUALIZER薄层成像仪；CAMAGLINOMAT5半自动点样仪；瑞士METTLERAB135-S电子天平；SB-800DTD超声波清洗机。
1.2试剂
乙腈、磷酸为色谱纯，水为超纯水，其余试剂均为分析纯；盐酸小檗碱对照品（批号：110713-201915）；黄柏对照药材（批号：121510-201807）；补骨脂对照药材（批号：121056-201605）；蛇床子对照药材（批号：121030-201808），以上标准品均购自中国食品药品检定研究院。
2方法与结果
2.1薄层鉴别
2.1.1黄柏的薄层鉴别
将样品研磨成细粉状，取3g于具塞锥形瓶中，加入20mL分析纯甲醇，超声波清洗机超声30min后过滤取出，在水浴锅上蒸干得到的滤液，加3mL分析纯甲醇溶解残渣后得到的溶液即为供试品溶液。另取黄柏对照药材2.0g，制备方法同供试品溶液，作为对照药材溶液。再取黄柏阴性样品3g，制备方法同供试品溶液，即得缺黄柏的阴性对照溶液[2，3]。参照2020版《中华人民共和国药典》四部0502通则[4]下薄层色谱法，将制备好的3个批次供试品、黄柏对照药材以及缺少黄柏的阴性对照溶液各吸取1μL，应用薄层色谱点样仪，分别点于同一硅胶G薄层板上，点好的薄层板在内含乙酸乙酯-甲酸-水（8∶1∶1）为展开剂的展开槽中展开完全后，将薄层板从展开槽中取出，通风处晾干，在紫外光灯（366nm）下观察，结果发现3个批次供试品薄层色谱图与黄柏对照药材薄层色谱图在同一位置上有相同颜色的荧光斑点显现，图谱显色清晰，阴性对照未见干扰。结果见图1。
2.1.2补骨脂的薄层鉴别
将样品研磨成细粉状，取2g于具塞锥形瓶中，加入20mL分析纯甲醇，超声波清洗机超声45min后过滤取出，在水浴锅上蒸干得到的滤液，加3mL分析纯甲醇溶解残渣后得到的溶液即为供试品溶液。另取0.5g补骨脂对照药材、2g补骨脂阴性样品分别制备对照药材和缺补骨脂的阴性对照溶液，方法同上[3，5]。参照2020版《中华人民共和国药典》四部0502通则[4]下薄层色谱法，将制备好的3个批次供试品、补骨脂对照药材以及缺少补骨脂的阴性对照溶液各吸取2μL，应用薄层色谱点样仪分别点置于同一个硅胶G板上，点好的薄层板在内含乙酸乙酯-正己烷（3∶1）展开剂的展开槽中展开完全后，将薄层板从展开槽中取出，通风处晾干，以10%氢氧化钾甲醇溶液作为显色剂，将其均匀的喷洒于展好的薄层板上，105℃恒温处理，结果发现3个批次供试品色谱图与补骨脂对照药材色谱图在同一位置上有相同颜色的斑点显现，图谱显色清晰，阴性对照未见干扰。结果见图2。
2.1.3蛇床子的薄层鉴别
将样品研磨成细粉状，取2g于具塞锥形瓶中，加入20mL分析纯甲醇，超声波清洗机超声40min后过滤取出，在水浴锅上蒸干得到的滤液，加3mL分析纯甲醇溶解残渣后得到的溶液即为供试品溶液。另取2g蛇床子对照药材、2g蛇床子阴性样品分别制备对照药材和缺蛇床子的阴性对照溶液，方法同上[3，5]。参照2020版《中华人民共和国药典》四部0502通则[4]下薄层色谱法，将制备好的3个批次供试品、蛇床子对照药材以及缺蛇床子的阴性对照溶液各吸取2μL，应用薄层色谱点样仪分别点置于同一硅胶G薄层板上，点好的薄层板在内含二氯甲烷-乙酸乙酯-正己烷（2∶3∶2）展开剂的展开槽中展开完全后，将薄层板从展开槽中取出，避光处晾干，在紫外光灯（366nm）下观察，结果发现3个批次供试品色谱图与蛇床子对照药材色谱图在同一位置上有相同颜色的荧光斑点显现，图谱显色清晰，阴性对照未见干扰。结果见图3。
2.1.4水红花子的薄层鉴别
将样品研磨成细粉状，取3g于具塞锥形瓶中，加入20mL分析纯甲醇，超声波清洗机超声30min后过滤取出，在水浴锅上蒸干得到的滤液，加20mL蒸馏水溶解残渣后得到的溶液用20mL的乙酸乙酯萃取2次，合并并浓缩乙酸乙酯液，水浴蒸干萃取液，加1mL分析纯甲醇溶解残渣后得到的溶液即为供试品溶液。另取1g水红花子对照药材、3g水红花子阴性样品分别制备对照药材和缺水红花子的阴性对照溶液，方法同上[3，6]。参照2020版《中华人民共和国药典》四部0502通则[4]下薄层色谱法，将制备好的3个批次供试品、水红花子对照药材以及缺水红花子的阴性对照溶液各吸取5μL，点于同一张聚酰胺薄膜上，点好的薄膜置于含氯仿-甲醇（3∶2）展开剂的展开槽中展开完全后，将薄膜从展开槽中取出，通风处晾干，将10%三氯化铝乙醇溶液均匀喷在薄膜上，在紫外光灯（366nm）下观察，结果发现3个批次供试品色谱图与水红花子对照药材色谱图在同一位置上有相同颜色的荧光斑点显现，图谱显色清晰，阴性对照未见干扰。结果见图4。
2.2含量测定[7，8]
2.2.1色谱条件
固定相：GeminiC18柱（4.6mm×250mm，5μm）；流动相：乙腈-0.1%磷酸溶液（50∶50）（每1000mL加十二烷基苯磺酸钠0.1g）；流速：1mL/min；柱温：30℃；检测波长：265nm。
2.2.2对照品溶液的制备
精密称取盐酸小檗碱对照品适量，加甲醇制成每1mL含0.32mg的溶液，即得。
2.2.3供试品溶液的制备
取装量差异项下的本品，研细，取约2g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入甲醇25mL，称定重量，超声处理30min，放冷，再称定重量，用甲醇补足减失的重量，摇匀，滤过，取续滤液，即得。
2.2.4阴性样品溶液的制备
按处方比例分别称取除黄柏以外的其余药味，按照加味三核颗粒的制备工艺制成阴性样品，按2.2.3项下供试品溶液的制备方法制作，制备成阴性样品溶液。
2.2.5专属性实验
分别精密吸取盐酸小檗碱对照品溶液，供试品溶液及阴性样品溶液各10μL，按2.2.1项下所述的色谱条件进行测定。结果表明：阴性样品溶液在盐酸小檗碱的色谱峰位置上无吸收，表明该方法的专属性良好。结果见图5。
2.2.6线性关系考察
精密称取盐酸小檗碱对照品6.40mg，置10mL棕色量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀；再分别精密吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.2、1.6、2mL至2mL量瓶中，加甲醇稀释至刻度，得不同浓度对照品溶液，分别进样10μL，测定峰面积积分值，以峰面积积分值为纵坐标（Y），进样量为横坐标（X，ng）作图，得一直线回归方程：Y＝2883.1X+44363，R2＝0.9996，r＝0.9998，故盐酸小檗碱进样量在640～6400ng进样范围内，浓度与色谱峰峰面积呈良好线性。
2.2.7精密度实验
精密吸取盐酸小檗碱对照品溶液（0.32mg/mL）10μL，连续进样6次，测定盐酸小檗碱峰面积积分值，其RSD为0.60%（n=6）。结果表明：该高效液相色谱仪的精密度良好。
2.2.8稳定性实验
取供试品溶液（批号20200820）在0、2、4、6、8、10、12h分别进样10μL，测定样品中盐酸小檗碱峰面积积分值，其RSD为0.97%。结果表明：供试品溶液在12h内稳定性良好。
2.2.9重复性实验
精密称取同一批号（批号20200820）的加味三核颗粒6份，按3项下供试品溶液的制备方法制备供试品溶液，精密吸取10μL，进样，测定峰面积积分值并计算含量。结果样品中盐酸小檗碱的平均质量分数为3.9977mg/g，RSD＝1.06%。结果表明该方法重复性良好。
2.2.10回收率实验
精密称取已知含量批次样品（批号20200820，3.9977mg/g）6份，分别精密添加盐酸小檗碱对照品适量，按“供试品溶液制备”项下的方法制备供试品溶液，测定峰面积积分值，计算回收率。结果盐酸小檗碱的平均回收率为100.56%，RSD为1.46%，表明该方法测定结果的准确度较高。结果见表1。
2.2.11样品含量测定
取3批样品，按供试品溶液制备方法制备，依法测定，计算样品中盐酸小檗碱的含量。结果见表2。
3讨论
超声波清洗范文6
【关键词】钢结构桥梁；焊接缺陷；无损检测；超声波；适用性
1前言
钢结构桥梁具有自重轻、跨越能力强、装配化程度高等优点，符合国家发展战略要求。随着设计手段、制造技术、施工管理能力的不断提高，钢桥逐渐成为新建桥梁的重要结构形式。从中国钢桥发展历史来看，在20世纪60年代以前，中国钢桥连接形式基本采用铆接，60年代末，首先在成昆铁路建造了一批栓焊桥梁，标志着中国钢桥连接形式从铆接逐渐向栓焊共用转变，1996年，中国第一座全焊钢桥—西陵长江大桥的建成，标志着中国在钢桥制造上的焊接技术已经达到世界先进水平。焊接是钢桥制造的重要环节，它决定着钢桥的安全性与耐久性，因此对钢桥焊接质量的检验具有重要意义[1]。现有研究表明，由于残余应力与应力集中的影响，焊接接头比铆接和栓接接头对缺陷更为敏感，而且焊接接头中无法完全避免非连续性缺陷的产生。焊接缺陷是引发早期疲劳裂纹，降低桥梁耐久性的最主要因素[2]。因此，钢桥焊接质量的检验与评定，对于保障钢桥安全性与疲劳寿命至关重要。目前，钢桥焊缝缺陷检测采用外观检测和无损检测相结合的方法，在外观检测合格的基础上，采用无损检测技术对于重要焊缝进行探伤[3]。本文对钢桥焊接质量的无损检测方法进行了系统的介绍，阐述了其应用发展现状，并将各方法的优缺点和适用性进行了对比，以期为钢桥制造与施工过程中的质量检验与评定提供参考。
2钢桥焊接缺陷类型
焊接材料的质量、焊接方法与工艺、焊接接头的形状、焊接环境和热处理方式等因素会对焊接质量产生较大影响。钢桥焊接缺陷按缺陷位置可划分为内部缺陷与表面缺陷两种。其中表面缺陷包括：弧坑、咬边、焊瘤和表面裂纹；内部缺陷按缺陷形状可分为体积型缺陷和面积型缺陷两种，体积型缺陷包括气孔、夹渣，面积型缺陷主要包括未焊透、未熔合与裂纹等，焊缝主要缺陷类型如图1所示。
3常规无损检测技术
目前，钢桥焊缝常用的无损检测方法主要有渗透检测法、磁粉检测法、超声波检测法与射线检测法，每种无损检测方法都有其优缺点和适用范围[4]。
3.1渗透检测。渗透检测法的操作步骤为：首先在构件表面涂抹着色剂，经过一段时间后，着色剂在毛细管作用下进入构件表面的开口型缺陷中，随后采用清洗剂去除构件表面的着色剂，等待试件干燥后，在构件表面涂抹显像剂，等待显像剂吸收开口型缺陷中残余的着色剂，显示出着色剂的痕迹，由此便可直观地判断焊缝表面缺陷的位置与形状。渗透检测法的优点在于对于被检构件的形状、尺寸要求不高，能直观地体现出构件表面的开口型缺陷。但是，渗透检测法检测程序多，检测速度慢，无法识别焊缝内部气孔、夹渣或闭口型的表面裂纹等缺陷，检测试剂具有一定的污染性，对于铁磁性材料检测灵敏度也比磁粉检测法低。
3.2磁粉检测。铁磁材料被磁化后，材料表面或近表面由于存在缺陷，磁阻发生变化，会影响磁力线的传播，一部分磁力线在构件内部绕过缺陷继续传播，另一部分磁力线被排挤出构件后再次进入构件，形成漏磁场产生磁极，吸附焊缝表面的磁粉，从而直观地显示出焊缝表面缺陷的位置与形状。磁粉检测技术可以检测焊缝表面或近表面（距表面小于12mm）的缺陷，并且，对于宽度很小、目视难以识别的缺陷具有很好的检测效果。具有检测结果直观、检测灵敏度高、检测速度快、工艺简单、便于操作、成本低、污染小等优势。但不能用于检测内部缺陷，也无法判断表面缺陷的深度。
3.3超声波检测。超声波检测技术原理是探头向被测构件内部发射超声波脉冲，如果构件内部存在缺陷，由于声阻抗的不同，部分超声波将在缺陷界面发生反射并被探头接收，通过分析反射信号中的幅值与相位信息，就可以判断焊缝中缺陷的位置与大小。超声波检测技术优势在于可以实现焊缝内部缺陷的检测与定位。该技术对于面积型缺陷的检测效果较好，并且检测成本低、速度快。但是超声波检测技术也存在一定的局限性，检测结果不直观，缺陷的判读相对困难；缺陷的位置对检测结果有很大影响，对于表面或近表面缺陷检测效果较差；对于形状不规则的构件检测难度较大。
3.4射线检测。射线检测技术原理是X射线或其他放射源在穿透焊缝的过程中，如果焊缝内部存在缺陷，缺陷部位对于射线的吸收能力一般高于其他部位，缺陷部位射线强度相对减弱，通过胶片吸收透过被检构件的射线，经过暗室处理后，焊缝内部缺陷就在胶片上显示出来，由此即可直观地判断被检焊缝内部缺陷的位置与形状。射线法检测结果是直接反映构件内部状况的投影图像，并且检测结果可以长期保存。总体而言，射线检测法是各种无损检测方法中定性定量最标准的，对试件内部体积型缺陷（如气孔和夹渣）具有良好检测效果，但是对于面积型缺陷（如裂纹）的检测效果与射线的照射角度有关，当射线照射方向与缺陷方向平行时，检出率一般较低。此外，射线检测技术一般只用于对接焊缝的检测，检测角焊缝时，由于设备与胶片布置困难，成像质量较差。射线检测最大缺点在于检测成本高，检测速度慢，并且射线对人体有伤害，需要严格控制操作人员接受的剂量。
4无损检测新技术
随着对焊接质量的检测要求越来越高，焊接缺陷无损检测技术得到创新性发展并逐渐在钢结构桥梁焊接缺陷检测中应用[5]。本文重点介绍超声衍射时差、超声相控阵和电磁超声技术。
4.1超声衍射时差（TOFD）。TOFD是一种新型超声波检测方法，它是利用超声波在待检试件内部缺陷尖端的衍射现象来检测缺陷。焊缝检测过程中，发射探头与接收探头对称布置在焊缝两侧，发射探头发射出斜入射纵波，如果内部无缺陷，接收探头将依次接收到上表面的直通信号和底面反射信号。如果内部有缺陷，接收探头在直通信号与底面反射信号之间还将接收到缺陷上端与下端的衍射信号。因此，通过信号分析与处理，TOFD不仅可以定位缺陷的深度位置，同时可以计算缺陷的高度信息。TOFD检测技术采用脉冲传播时间检测缺陷信息，相对于采用脉冲幅值常规超声波检测技术，该技术可以精确测量缺陷的位置与大小，检测结果受信号强弱影响小，检测灵敏度高。但是，TOFD检测技术难以判断缺陷的类型；对于复杂形状的焊缝（如角焊缝）检测比较困难；此外，受直通信号与反射信号的影响，在构件的上下表面存在检测盲区。
4.2超声相控阵（PAUT）。超声相控阵检测探头将多个压电晶片集成在一个探头中，各个晶片按一定的时间和规律激发，形成一个扇形的声场覆盖区域进行检测，通过调整超声入射角度，可以实现检测区域内的扫查。超声相控阵检测结果经过数据的处理与分析，可以以图像形式表达缺陷信息。超声相控阵检测技术优点在于采用电子扫查，检测速度快、精度高，检测灵活性好，单次检测能够得到常规超声检测技术多次往复扫查才能得到的效果，对空间局限部位可操作性较好；检测图像可存储，便于检测记录存档。超声相控阵检测技术的缺点主要在于设备操作与缺陷定量判读难度较大，对检测人员要求较高，另外仪器设备成本较高。
4.3电磁超声（EMA）。电磁超声检测技术原理是电磁超声换能器采用电磁信号激励被检构件，在被检构件内部产生超声信号，超声信号在被检构件内传播后被电磁超声换能器接收并重新转换为电磁信号，通过信号分析与处理就可以得到被检构件内部缺陷信息。电磁超声波的激励和接收机制有三种，即电磁力机制、洛伦兹力机制和磁致伸缩力机制。与传统超声波检测技术相比，采用EMA技术检测时无需与被检工件表面接触，也无需声耦合剂。另外，由于EMA在特定条件下可激励产生表面波和板波，所以EMA检测技术还适用于焊缝表面缺陷检测。EMA检测技术也同样存在弊端，换能效率低，且仅可应用于具有良好导电性能的材料。
5结语
超声波清洗范文7
1材料与方法
1.1材料与仪器苦瓜藤购自农村；牛血清蛋白购自美国Sigma公司；葡萄糖、考马斯亮蓝G-250、磷酸、苯酚、浓硫酸、盐酸溶液、氢氧化钠、无水乙醇等试剂皆为国产分析纯。KQ5200E型超声波清洗器（40KHZ，200W）昆山超声仪器有限公司；HH恒温水浴箱中大仪器厂；765pc型紫外-可见分光光度计上海光谱仪器有限公司；R系列旋转蒸发仪上海申生科技有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵郑州长城科工贸有限公司
1.2实验方法
1.2.1苦瓜藤多糖的提取工艺流程新鲜的苦瓜藤晒干后，剪成2~3cm的小段，粉碎机粉碎，60℃条件下烘干至无游离水，取一定量的苦瓜藤藤粉末，按一定条件超声波提取后，离心取上清液，过滤，50℃真空旋转浓缩提取液，加入4倍体积的无水乙醇，4℃下醇沉8~12h，醇沉两次，离心，乙醚洗涤，烘干，得苦瓜藤粗多糖。
1.2.2葡萄糖标准曲线的制备[14-15]准确称取105℃烘至恒重的葡萄糖标品1g，蒸馏水定容至1L，移取2mL，用25mL的容量瓶定容，得0.08mg/mL葡萄糖标液。分别吸取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6mL葡萄糖标液于25mL比色管中，补足蒸馏水至2.0mL，加1.0mL6%苯酚，再加入5.0mL浓硫酸，摇匀，静置冷却至室温，在490nm处测定吸光度值。以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线。葡萄糖含量与吸光度值经回归处理，回归方程为：A=14.373C-0.0133，R2=0.9969(n=8),糖含量在8～64μg线性良好，见图1。
1.2.3苦瓜藤多糖得率的测定[16]取提取液上清液，过滤，定容至250mL，分别吸取0.1mL提取液，补足水至2.0mL,测定吸光度值，根据测得的吸光度值A，参照葡萄糖标准曲线，计算出多糖浓度，进而得到得率。
1.2.4超声波提取单因素实验
1.2.4.1提取温度准确称取5.0g苦瓜藤粉末5份，料液比为1:40(g/mL)，pH为7，分别取30、40、50、60、70℃，超声提取20min，离心取上清液，过滤，计算多糖得率，每个因素做四个平行。
1.2.4.2料液比准确称取5.0g苦瓜藤粉末5份，温度为60℃，pH为7，料液比分别为1:20、1:30、1:40、1:50、1:60(g/mL)，超声20min，余下操作如1.2.4.1。
1.2.4.3提取时间准确称取5.0g苦瓜藤粉末5份，温度为60℃、料液比1:30(g/mL)，pH为7，分别超声10、20、30、40、50min，之后操作如1.2.4.1。
1.2.4.4pH准确称取5.0g苦瓜藤粉末5份，温度60℃、料液比1:30(g/mL)、超声时间30min，研究不同pH条件3、5、7、9、11下的多糖提取得率，余下操作如1.2.4.1。
1.2.5苦瓜藤多糖超声波提取的正交实验设计[17]在单因素实验的基础上进行L9(34)正交实验，因素水平表见表1。
1.2.6热水提取法单因素实验设计热水提取法单因素实验，并优化工艺，比较分析两种提取方法的优劣。以料液比、提取时间、提取温度这3个单因素为研究目标。
1.2.6.1料液比准确称取5.0g苦瓜藤粉末5份，温度70℃，料液比分别为1:20、1:30、1:40、1:50、1:60(g/mL)，热水提取90min，之后操作如1.2.4.1。
1.2.6.2时间准确称取5.0g苦瓜藤粉末5份，温度70℃、料液比1:50(g/mL)，分别浸提30、60、90、120、150min，之后操作如1.2.4.1。
1.2.6.3温度准确称取5.0g苦瓜藤粉末5份，料液比1:50(g/mL)、浸提时间90min，分别在50、60、70、80、90℃条件下提取，之后操作如1.2.4.1。
1.2.7苦瓜藤多糖热水提取的正交实验设计根据单因素实验结果，设计L9(33)正交实验，因素水平表见表2。
1.2.8超声波提取法与热水提取法的比较分别取5.0g苦瓜藤粉末2份，分别用超声波与热水提取的最佳工艺各提取2次，测定其多糖浓度，得出多糖得率，比较两种方法的提取效率。
1.3统计分析各组实验数据平行4次，结果以平均值±标准偏差的形式表示。数据采用GraphPadPrism（5.01版）进行分析，结果显示单因素数据的p值<0.05，具有统计显著性。采用正交助手Ⅱ（3.1版）对正交实验结果进行直观、极差和显著性分析。
2结果与分析
2.1超声波提取实验结果
2.1.1单因素实验结果
2.1.1.1提取温度对苦瓜藤多糖得率的影响由图2可见，苦瓜藤多糖得率随着温度的升高而上升，但到达60℃时趋于平缓，考虑到在高温下部分多糖分子会发生键的断裂，结构破坏，其活性会遭到破坏。同时过高的温度对设备要求较高，耗能大，故温度选在60℃为宜。
2.1.1.2料液比对苦瓜藤多糖得率的影响由图3可知，苦瓜藤多糖的得率随着料液比先增高后下降，在1:30(g/mL)达到最大。1:30(g/mL)以后提取率下降的原因，可能是料液比过大,会增加超声波破碎细胞的阻力,使细胞破碎程度下降,降低多糖的提取率;如果料液比过小,又没有足够的水溶解出苦瓜藤多糖,也会使提取率降低[18]。故料液比宜取1:30(g/mL)。
2.1.1.3超声时间对苦瓜藤多糖得率的影响由图4可知，随着时间的增长，提取率逐渐上升，到30min时达到最大，时间再增加时提取率又会下降，造成这一现象的原因可能是超声波作用的时间过长,也会使得部分多糖的高分支结构受到破坏,使其溶于水的特性消失[18]，从而降低了多糖提取率。故时间宜取30min。2.1.1.4pH环境对苦瓜藤多糖得率的影响由图5可见，多糖得率随着pH增加而升高，可见多糖在酸性环境下不稳定，结构易变化，或分解，造成提取率降低，而在碱性环境下比较稳定，但是，过碱的环境对多糖的品质会有一定的影响，且多糖得率从pH为7时增幅就不大，故pH宜取7。
2.1.2超声波提取正交实验结果超声波提取苦瓜藤多糖正交实验结果见表3。由表3可知，四因素对苦瓜藤多糖得率的影响大小为：温度>超声时间>pH>料液比。其最佳提取工艺参数为A3B3C3D3，但由于pH和料液比为次要因素，为节约成本考虑，调整pH为7，料液比为1:30(g/mL)，其组合为A3B2C3D2。与A3B3C3D3做验证性比较，结果表明，A3B2C3D2的得率为2.36%，A3B3C3D3得率为2.38%，而表中A3B1C3D2的得率为2.35%。由此可见，从提取率和能源节约两方面综合考虑，A3B1C3D2可为最优提取工艺。根据最优提取工艺分别提取1、2、3次，结果表明，一次提取率为2.36%,两次提取混合液为提取率为3.08%，三次提取混合液为3.44%，三次提取增幅很小，出于经济因素考虑，取2次提取为宜，因此，超声提取苦瓜藤多糖的最优工艺为：提取温度65℃、料液比1:25(g/mL)、超声时间35min、pH为7，浸提2次。#p#分页标题#e#
2.2热水提取实验结果
2.2.1单因素实验结果
2.2.1.1料液比对苦瓜藤多糖得率的影响由图6可知，苦瓜藤多糖的得率随着料液比先增高后下降，在1:50(g/mL)达到最大。1:50(g/mL)以后提取率略有下降，如果料液比过小,又没有足够的水溶解出苦瓜藤多糖,也会使提取率降低。故料液比宜取1:50(g/mL)。
2.2.1.2浸提时间对苦瓜藤多糖得率的影响由图7可知，随着时间的增长，提取率逐渐上升，到90min时达到最大，时间再增加时提取率又会下降，造成这一现象的原因可能是热提时间会使得部分多糖的高分支结构受到破坏,使其溶于水的特性消失，从而降低了多糖提取率[18]。故时间宜取90min。
2.2.1.3提取温度对苦瓜藤多糖得率的影响由图8可见，苦瓜藤多糖得率随着温度的升高而先升后降，在70℃时提取率最高，在高温下部分多糖分子会发生键的断裂，结构破坏，其活性会遭到破坏[19]，故温度选在70℃为宜。
2.2.2热提法正交试验结果热水提取苦瓜藤多糖正交实验结果见表4。由表4可知，三因素对苦瓜藤多糖得率的影响大小为：料液比>浸提温度>浸提时间，其最佳提取工艺参数为A3B3C2。结果表明，A3B3C2的得率为2.32%，A3B3C2可为最优提取工艺。根据最优提取工艺分别提取1、2、3次，结果显示，第一次提取率可达2.22%，二次提取混合液3.06%，三次提取混合液为3.43%，两次提取比较完全，三次提取增幅不大，因此，热水提取苦瓜藤多糖的最优工艺为：提取温度75℃、料液比1:55(g/mL)、提取时间90min，浸提2次。
2.3超声波提取法与热水提取法的比较在各自的最佳工艺条件下，超声波提取35min提取率能达到2.36%，热水提取90min提取率为2.32%。由此与热水提法相比，超声波提取法节约了将近60%的时间，效率约为水提法的2.5倍；两种方法的两次提取总量相当，说明第二次提取时细胞粉碎程度比较完全，超声波的影响已经不太显著，但总的来说，提取液的用量和提取温度也比热水提取法少的多，符合绿色节能的发展要求。
超声波清洗范文8
关键词：车库；智能遥控；超声波测距
1研究背景
近年来，我国汽车保有量不断增长，导致城市停车位日益紧缺。2020年6月，清华同衡规划院联合中国城市公共交通协会的《2019停车行业发展白皮书》显示，2020年，北京市汽车保有量为636.5万辆，但停车位只有176.4万个，平均每3.72辆车分摊一个车位，车位缺口高达460万个。同时，我国机动车保有量突破3.48亿，私家车保有量突破2.07亿，我国大城市小汽车与停车位的比例约为1∶0.8，中小城市约为1∶0.5，而发达国家约为1∶1.3，城市停车位比例严重偏低，保守估计我国停车位缺口超过8000万个。为了缓解停车难问题，立体车库技术被大中型城市广泛应用，但是由于立体车位收费较贵，停车、取车麻烦费时，车位维护和修理成本较高等原因，导致对于解决停车难这一突出问题收效甚微[1-2]。基于此，本设计提出便携式可移动车库装置系统设计，期望可以为解决日益凸显的停车难问题提供有益方案。
2设计思路
经调查，目前国内市场尚无类似产品。从安全性和通用性角度考虑，采用阻燃PP材料为主材料进行便携式车库顶棚设计。考虑到现实车位的紧缺现状和现代科技水平，该便携式车库将采用无线遥控模块控制其顶部车棚的自动开合方式，实现一键开启功能，利用棚顶太阳能充电模块为该系统提供备用电源，同时设置超声测距报警模块电路有效防止其他车辆的碰擦[3-4]。希望通过便携式车库系统的设计能够有效缓解车位少、停车难的突出矛盾，并且降低露天停车自然环境因素，诸如日晒雨淋、风沙等因素对爱车的损害，一定程度上减少汽车清洗次数及保养次数，为车主创造更大的经济利益[5]。
3硬件电路设计
便携式可移动车库系统以模块化的设计思路为主导，以单片机为主控电路，主要包括人机交互模块、红外测距模块、电机驱动模块、电源电路、复位及时钟电路、报警电路等几部分构成，系统结构框图如图1所示。车主通过按键可选择不同的人机交互模式，如采用按键、利用手机等实现对系统控制；通过超声波传感器感受可移动车库与外界环境信息，当有其他车辆靠近至小于安全距离时，将通过主控电路分析处理，控制报警电路发出报警信息，起到防止碰擦及防盗功能[6]。当单片机主控电路接收到按键电路或者手机控制信息时，将发出信号，控制电机驱动模块，实现车顶部车棚的开启或者闭合。其GPS模块可以定位移动车库实时位置，通过无线通信模块将位置信息发送给车主，在车库收到碰擦及外力破坏时本地报警的同时还发送报警信号到车主手机端，实现远程监控。系统的主控芯片选用ST公司的STC89C52。该芯片具有较高的实时性、较低的功耗、丰富的片外扩展能力、强大的数据处理能力等。系统以单片机为主控电路，所有电路均与主控芯片相连，由主控芯片进行数据处理和控制。下面对部分硬件电路做介绍。
3.1超声波测距模块。可由单片机产生40kHz频率信号,经过整形后送到超声波发射器驱动其发出超出波,反射器向被探测区域发出等幅超声波,接收器接受反射回来的超声波,当没有物体进入被探测区域时,反射回来的超声波是等幅的；当有物体移动时,接收器接收到的超声波幅度不等,并且不断发生变化,接收电路接收到信号后,经过放大检波滤波后,又经过电平比较后,转换成电平信号,由单片机检测到后,进行延时处理,处理后驱动报警电路从而发生声光报警。该模块设计电路见图2所示。
3.2电机驱动模块。该模块主要用于控制车顶部车棚的开合控制。电机带动螺杆旋转，由于折叠杆升降座和螺杆螺纹连接，套筒外壳限制了折叠杆升降座跟随螺杆套筒外壳限制了折叠杆升降座跟随螺杆一起转动,因此折叠杆升降座就能沿着套筒外壳轴向(竖直方向)上升和下降,从而控制折叠臂的张开和收拢。当折叠臂的张开时,遮布随着折叠臂打开,就可以起到遮阳挡雨的作用；当折叠臂的收拢时,遮布随着折叠臂收拢,体积就可以变得很小。折叠杆升降座上升或下降到限位固定套住，固定套可以挡住折叠杆升降座，此时电机受阻收到较大的阻力，电机停止工作。这里采用直流电机口驱动芯片L298N来驱动电机，实现车棚的开启或者闭合，其驱动电路如图3所示[7]。STC89C52通过光电隔离电路TLP521-4与电机驱动芯片L298N连接。单片机通过通过控制IN1～IN4引脚的电平高低即可控制电机的正转和反转，OUT1～OUT4为控制信号输出引脚，该引脚通过整流电路直接与电机相连进而控制电机的旋转状态。
3.3电源模块。便携式车库系统内设多种传感器元件电路，同时车棚升降装置也需要供电，所需电压各不相同。考虑到能源的持续应用和开发，结合顶部车棚的位置考虑，该系统设计采用太阳能充电板为主要供电电源，同时考虑与车载电池结合电能储备的问题，以解决无光可采集时的设备运转问题。单片机主控芯片需要5V电压供电，可通过两个线性稳压芯片LM7805提供。LM7805广泛应用在各种电子电路当中，该模块设计电路如图4所示。在输入端设置220µF和0.33µF的电容器，稳定输出的电压值；输出端100µF和0.1µF的电容器起到消除高次噪声、储能和滤波作用。
3.4GPS模块与报警电路。利用GPRS芯片SIM300以手机短信的形式把移动车库信息发送给车主，在车库收到碰擦及外力破坏时本地报警的同时还发送报警信号到车主手机端，实现远程监控其电路如图5所示。
4软件设计
根据便携式车库系统运行情况，设计系统主程序流程如图6所示。系统主要完成硬件初始化、循环接收车棚升降控制命令、控制电机运行等功能。
5结语
