【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水声领域，具体地，涉及船载可变深高频声学水质净化装置。
技术介绍
1、人类在生产生活中所排放的氮、磷污染物超出了环境的承载力，导致了水体富营养化程度的加剧。有害藻华经常发生在河流、湖泊和水库中，由于其高化学消耗和对安全供水的威胁，己成为一个主要的环境问题。藻类的大量生长会大量耗费溶解氧，产生恶臭气味，破坏水域环境的生态平衡，并释放各种藻类毒素。
2、由于藻类体积小，比重低，很难从水中去除。此外在饮用水生产系统中，藻类会堵塞过滤网，部分混凝体可以穿透过滤网，进而增加出水的浑浊度。例如一种典型蓝藻，铜绿微囊藻是河流和湖泊中十分普遍的藻类，也是容易发生水华的藻类之一，在ph值为中性或微碱性的水域中大量存在。铜绿微囊藻可产生微囊藻毒素，这是一种可能的致癌物。在蓝藻毒素中，微囊藻毒素在全世界的淡水水体中非常普遍和持久，从而对城市生态系统的功能和饮用水的生产系统产生不利影响。
3、在水源地藻类水华频发的背景下，安全高效的净化除藻是水质净化领域迫切的科技需求。此前，主导的藻类去除技术是化学预氧化、混凝沉淀(或气浮)技术，但存在着水质不安全、效率低下等问题，主要原因为：一方面藻类胞外聚合物亲水、拥有负电荷，与混凝剂凝聚性能差，使得混凝除藻效能低下。另一方面，“化学预氧化”可通过破坏胞外聚合物结构，促使混凝除藻。但是，氯、臭氧、高锰酸盐等预氧化剂基本需要与藻类细胞进行长久接触作用，所需药剂投放量不好把握，可能造成藻细胞破裂，细胞内藻毒素、有机物等污染物泄漏到水中，增大污染风险。此外，光催化/纳米材料共同预氧化
4、专利文献cn1950303a公开了一种纯净水处理方法，在获得超纯化的水之后，在罐中通过空化作用对它进行处理，该罐中设有包括tonpilz型压电换能器的声学天线，该换能器以至少为水分子的激发频率的频率、并考虑到待处理的水量，发射出足以超过空化阈值的声能。但是，该专利文献不适用于船载平台。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种船载可变深高频声学水质净化装置。
2、根据本专利技术提供的一种船载可变深高频声学水质净化装置，利用超声波来增强或改变化学反应，在水体中通过声化学反应；利用相应高频率声波引起的冲击波、射流、辐射压使水藻外壁破裂、细胞内物质流出而死亡，并产生自由基。
3、优选地，包括：干端、湿端；
4、干端的伸缩杆将湿端的发射换能器伸入设定的深度，完成深度定位后通过干端的控制系统控制相应频率的发射，干端的信号发生器按照控制系统发送的工作参数及工作命令，产生宽带声信号，经调制电路后形成差分脉宽编码信号送至干端的功率放大器，干端的匹配电路完成功率放大器与主动发射阵之间的匹配，随即传递给发射换能器，发射换能器完成设定频率的声辐射输出。
5、优选地，发射换能器朝船艏在半圆扇面半径100～200m的区域发射15khz-200khz高频频率辐射声波，声波引起的冲击波、射流、辐射压、高温以使水藻外壁破裂，破坏藻的结构和活性酶等物质干扰叶绿素的合成，细胞内物质流出而死亡。
6、优选地，超声换能器向正前方以180度发射角扇面发射声波。
7、优选地，超声换能器输出功率10-300w可调。
8、优选地，通过产生的水中自由基反应降解排废中的有机物。
9、优选地，干端的电源模块接收船电转化供电结合太阳能充电模组辅助供电，根据天气情况为续航提供加持。
10、优选地，依据湿端的传感器深度、类型、浓度、视频信息进行自动或人工判别工作指令，传递给干端的发射控制模块和接收处理模块并控制换能器作业，发射模块主要用于发射声波控制，接收处理模块主要用于深度处理。
11、优选地，湿端应用收发一体换能器，采用夹心式压电陶瓷换能器，换能器通过干端的计算处理能同步实现水质净化和测深功能。
12、优选地，发射声辐射时，干端的信号发生器按照控制系统发送的工作参数及工作命令，产生宽带声信号，经调制电路后形成差分脉宽编码信号送至功率放大器，功率放大器采用d类功放电路设计，放大元件处于开关工作状态的功率放大模式，无信号输入时放大器处于截止状态不耗电，工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态。
13、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
14、1、本专利技术通过船搭载航行实现在不同区域作业，通过伸缩杆件实现超声换能器在水中不同深度下作业。
15、2、本专利技术以高频超声空化引起的冲击波、射流、辐射压来破坏藻类细胞内的气泡，分解复杂有机废物，进而净化水质的技术方案。
16、3、本专利技术利用空化效应和自由基反应来分解藻类和难降解的有机物，进而达到治理净化水体水质的目的，且装置不会对水生动植物产生影响。
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1.一种船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，利用超声波来增强或改变化学反应，在水体中通过声化学反应；利用相应高频率声波引起的冲击波、射流、辐射压使水藻外壁破裂、细胞内物质流出而死亡，并产生自由基。
2.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，包括：干端、湿端；
3.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，发射换能器朝船艏在半圆扇面半径100～200m的区域发射15KHz-200kHz高频频率辐射声波，声波引起的冲击波、射流、辐射压、高温以使水藻外壁破裂，破坏藻的结构和活性酶等物质干扰叶绿素的合成，细胞内物质流出而死亡。
4.根据权利要求3所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，超声换能器向正前方以180度发射角扇面发射声波。
5.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，超声换能器输出功率10-300W可调。
6.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，通过产生的水中自由基反应降解排废中的有机物。
8.根据权利要求2所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，依据湿端的传感器深度、类型、浓度、视频信息进行自动或人工判别工作指令，传递给干端的发射控制模块和接收处理模块并控制换能器作业，发射模块主要用于发射声波控制，接收处理模块主要用于深度处理。
9.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，湿端应用收发一体换能器，采用夹心式压电陶瓷换能器，换能器通过干端的计算处理能同步实现水质净化和测深功能。
10.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，发射声辐射时，干端的信号发生器按照控制系统发送的工作参数及工作命令，产生宽带声信号，经调制电路后形成差分脉宽编码信号送至功率放大器，功率放大器采用D类功放电路设计，放大元件处于开关工作状态的功率放大模式，无信号输入时放大器处于截止状态不耗电，工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态。
...【技术特征摘要】
1.一种船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，利用超声波来增强或改变化学反应，在水体中通过声化学反应；利用相应高频率声波引起的冲击波、射流、辐射压使水藻外壁破裂、细胞内物质流出而死亡，并产生自由基。
2.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，包括：干端、湿端；
3.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，发射换能器朝船艏在半圆扇面半径100～200m的区域发射15khz-200khz高频频率辐射声波，声波引起的冲击波、射流、辐射压、高温以使水藻外壁破裂，破坏藻的结构和活性酶等物质干扰叶绿素的合成，细胞内物质流出而死亡。
4.根据权利要求3所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，超声换能器向正前方以180度发射角扇面发射声波。
5.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，超声换能器输出功率10-300w可调。
6.根据权利要求1所述的船载可变深高频声学水质净化装置，其特征在于，通过产生的水中自由基反应降解排废中的有机物。
【专利技术属性】
技术研发人员：李壮，李嘉文，徐俊杰，李文杰，章业成，孙鹏程，黄强，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶集团有限公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：
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