超声波清洗范例

摘要：

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

摘要：为保障超声波换能器工作在谐振状态，设计了一款以ATMEGA328单片机为核心，结合模拟电路，带有频率自动跟踪功能的超声清洗装置，包含主电路和控制电路。主电路的作用是将市电转换为超声频电能供给换能器，控制电路的作用是根据键入频率值为IGBT器件提供开关信号，再将鉴相结果反馈回单片机用于调整输出频率，保障清洗装置工作于最佳谐振状态。此外，清洗装置的运行状态和工作参数由液晶屏实时显示。通过仿真证明，该款清洗装置具有易调节、精度高、动态响应快等优点，适用于机械、化学、医疗、电子等常用器件的清洗、除垢。

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。

摘要：农业机械零件的鉴定工作是农业机械维修中的重要环节，常见的农业机械零件鉴定方式有多种，会根据农机类型和零件位置选择合适鉴定方法。通过对农机零件状态的技术鉴定，确定是要拆卸更换还是拆卸修复零部件，这样可以节约农机维修成本，提高维修效率。本文论述了目前国内常见的几种农业机械零件技术鉴定方法的适用条件及鉴定原理，介绍了农业机械零件养护技巧和维修技巧。希望能对农机零件的鉴定和维修技术应用有所帮助。

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。

摘要:设计性实验是培养大学生创新能力和科学研究素养的有效途径，以“扑热息痛的合成研究”为例，开展药物合成设计性实验教学项目，通过文献调研、原理阐明、路线筛选、药品制备、结构表征等实验环节，运用比较教学法，使学生充分掌握多门学科的理论知识、实验操作技能、前沿技术手段等，培养学生的创新思维、分析问题和解决问题的能力。实践表明，通过设计性实验的开展，学生的创新能力、科研素养和综合能力得到明显提高。

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。

摘要：目的建立加味三核颗粒的质量控制方法。方法采用薄层色谱（TLC）法对加味三核颗粒中黄柏、补骨脂、蛇床子、水红花子进行定性鉴别；采用高效液相（HPLC）法测定加味三核颗粒中盐酸小檗碱的含量，GeminiC18（4.6mm×250mm，5μm）色谱柱；乙腈∶0.1%磷酸溶液（50∶50）（每1000mL加十二烷基苯磺酸钠0.1g）为流动相；检测波长265nm；进样量10μL；流速1.0mL/min。结果薄层鉴别的色谱图斑点清晰，特征斑点专属性强，阴性对照无干扰；盐酸小檗碱进样量在640~6400ng与峰面积具有良好的线性关系，r=0.9998，平均回收率为100.56%，RSD=1.46%。结论所建的质量控制方法简单、专属性强，重现性好，可作为加味三核颗粒的质量控制方法。

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

【摘要】随着技术的发展，焊接逐渐成为我国钢桥的主要连接形式，但是由于残余应力与应力集中的影响，焊接部位成为容易发生早期病害的薄弱环节，因此，有效可靠的焊接无损检测是钢结构桥梁质量检验与评定的关键环节。随着新建钢桥数量的不断增加，对于焊接无损检测的需求也不断提高。本文分析4种钢桥焊缝常规无损检测技术的优缺点与适用性，介绍TOFD、超声相控阵、电磁超声3种无损检测新技术在钢桥焊缝检测中的应用发展现状，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。

【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

作者：曾哲灵 奚光兴 葛晓环 单位：南昌大学食品科学与技术国家重点实验室 南昌大学环境与化学工程学院 南昌大学生命科学与食品工程学院

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。

摘要：随着国家经济实力的迅速增长，私人汽车的数量与日俱增，导致停车供需矛盾非常凸出。该设计是集远程一键控制、太阳能电源供电、超声波测距报警等功能为一体的便携式可移动车库系统，实现库随车走，从而有效解决车位缺口问题，减小露天停车给车辆带来的损害。

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