一種超聲波油煙濃度傳感器的制造方法
【專利摘要】一種超聲波油煙濃度傳感器，主要包括：超聲波發(fā)射端、超聲波接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿；超聲波發(fā)射端和接收端，主要包括：金屬保護(hù)外殼、屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護(hù)玻璃和保護(hù)網(wǎng)。超聲波在油煙中的傳播速度反映了油煙濃度的大小，經(jīng)壓力和溫度校正、CPU數(shù)據(jù)處理，即可獲得準(zhǔn)確的油煙濃度。本發(fā)明由于超聲波發(fā)射端和接收端均采用多片并聯(lián)壓電晶片，使信號(hào)成倍放大；消音材料和超聲匹配層的結(jié)構(gòu)組合使余振大大減小，疏水疏油玻璃保證了傳感器具有抗油煙粘附污染的能力，因此本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)油煙濃度的在線監(jiān)測(cè)，具有靈敏度高、性能可靠、抗污染能力強(qiáng)、維護(hù)方便的優(yōu)勢(shì)。
【專利說(shuō)明】一種超聲波油煙濃度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油煙濃度傳感器，特別涉及一種超聲波油煙濃度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展和提高，飲食行業(yè)油煙污染已經(jīng)成為城市環(huán)境污染的一大問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:2004年我國(guó)食用油消費(fèi)量1560萬(wàn)噸，2010年食用油消費(fèi)量達(dá)到2000萬(wàn)噸，這些油在烹飪過(guò)程中產(chǎn)生大量的油煙是造成城市空氣污染的主要來(lái)源。其排放的大氣污染物主要為氣、液和固三相組成的氣溶膠，其中含有食用油及食品在高溫下的揮發(fā)物，食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的醛類、酮類、鏈烷類和鏈烯類、多環(huán)芳烴等產(chǎn)物，成分極為復(fù)雜。油煙液固相顆粒物的粒徑一般小于10 μ m，粘著性強(qiáng)，大部分不溶于水，極性小。隨著各研究機(jī)構(gòu)對(duì)廚房油煙研究的深入，廚房油煙對(duì)人體的危害越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。
[0003]伴隨著餐飲行業(yè)的快速發(fā)展，隨之而來(lái)的餐飲業(yè)油煙排放對(duì)環(huán)境造成的污染，油煙擾民遭到的投訴也引起越來(lái)越多的關(guān)注，成為了環(huán)境監(jiān)管的新問(wèn)題，因此加強(qiáng)對(duì)餐飲業(yè)油煙排放的監(jiān)管已非常迫切。國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局頒布的GB18483-2001《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)(試行)》附錄A中規(guī)定的油煙采樣及分析方法為現(xiàn)場(chǎng)不銹鋼金屬濾筒采樣，實(shí)驗(yàn)室紅外分光光度法分析(簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)法)。國(guó)標(biāo)法樣品需帶回實(shí)驗(yàn)室分析，監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、步驟繁瑣、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件要求高，常常是執(zhí)法人員來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)，“案發(fā)地”已經(jīng)改顏換貌難以取證了，難以滿足餐飲業(yè)油煙監(jiān)督檢查和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)測(cè)的需要。另外，由于城市餐飲店數(shù)量多、覆蓋面廣、污染源分散，難以有足夠的人力和物力實(shí)行監(jiān)管。因此亟需實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲取油煙濃度且適用于煙道惡劣環(huán)境的新型油煙監(jiān)測(cè)裝置，可方便地將數(shù)據(jù)接入環(huán)保監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)油煙污染快速反應(yīng)、有的放矢地進(jìn)行高效率的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)從人防到技防的轉(zhuǎn)變，可大大提高環(huán)保監(jiān)管的反應(yīng)速度和效率。另外，現(xiàn)有基于煙塵監(jiān)測(cè)的各種技術(shù)和手段因無(wú)法適應(yīng)粘附性高的油煙污染，而無(wú)法適用于油煙監(jiān)測(cè)，無(wú)法解決油煙粘附造成的測(cè)量誤差和儀器壽命短的問(wèn)題。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能有效解決上述問(wèn)題，能準(zhǔn)確在線獲取油煙濃度、抗污染、壽命長(zhǎng)、性能可靠、適用于煙道惡劣環(huán)境的油煙濃度傳感器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種超聲波油煙濃度傳感器，主要包括:超聲波發(fā)射端、超聲波接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿；
其進(jìn)一步的方案為:所述的超聲波發(fā)射端，主要包括:金屬保護(hù)外殼、屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護(hù)玻璃，保護(hù)網(wǎng)；
其進(jìn)一步的方案為:所述的超聲波接收端，主要包括:金屬保護(hù)外殼、屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護(hù)玻璃，保護(hù)網(wǎng)；
其進(jìn)一步的方案為:所述的連接桿將超聲波發(fā)射端和超聲波接收端連為一體，超聲波發(fā)射端和超聲波接收端之間為開放型油煙檢測(cè)通道；
其進(jìn)一步的方案為:所述的保護(hù)網(wǎng)優(yōu)選為十字交叉型；
其進(jìn)一步的方案為:所述的屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層和疏水疏油保護(hù)玻璃由粘結(jié)劑連在一起；
其進(jìn)一步的方案為:所述的超聲波發(fā)射端的并聯(lián)多片壓電晶體片，包括3~5片并聯(lián)壓電晶體片；
其進(jìn)一步的方案為:所述的超聲波接收端的并聯(lián)多片壓電晶體片，包括3~5片并聯(lián)壓電晶體片；
其進(jìn)一步的 方案為:所述的疏水疏油保護(hù)玻璃的制備工藝為:正硅酸乙酯:二甲基二乙氧基硅烷體積比為2:1的混合溶液3mL，加入到60mL無(wú)水乙醇中，攪拌均勻；然后，按二甲基二乙氧基硅烷:含氟硅烷摩爾比為17:3加入含氟硅烷，攪拌均勻，得混合硅烷溶液；然后將濃氨水(25wt%) 1.0~1.5mL滴加到上述混合硅烷溶液中，室溫?cái)嚢鐸~2h，放置老化48h ;使用前，按1:1體積比用無(wú)水乙醇稀釋，攪拌均勻，得含氟雜化SiO2納米涂層液；將干凈的玻璃以50mm/min的速度浸入含氟雜化SiO2納米涂層液中，停留15min，然后以200mm/min的速度勻速提拉鍍膜，將制備的膜片在50°C的干燥箱中干燥Ih后，在110°C下熱處理I~2h，得所述的疏水疏油保護(hù)玻璃；所述的含氟硅烷優(yōu)選為:1H，1H, 2H, 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷(CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3)或1H，1H, 2H, 2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CF3 (CF2) ,CH2CH2Si (OCH2CH3) 3)。該制備工藝我們另行申請(qǐng)專利。
[0007]本發(fā)明的油煙濃度檢測(cè)原理為:超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由壓電晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，方向性好、能夠定向傳播等特點(diǎn)。超聲波傳感器主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。超聲波傳感器的兩個(gè)重要性能指標(biāo)為靈敏度和余振。靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出信號(hào)的變化量與輸入變化量的比值，提高靈敏度可增大測(cè)量的精確度。余振是指?jìng)鞲衅髟诮拥揭粋€(gè)脈沖信號(hào)后從開始起振到停止振動(dòng)的時(shí)間，余振消失前，不能啟動(dòng)接收端接收信號(hào)，因此，余振決定近距離測(cè)量的效果。超聲波在不同的介質(zhì)里的傳播速度不同，若超聲波發(fā)射端到超聲波接收端的距離為L(zhǎng)，即油煙測(cè)量通道的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，超聲波發(fā)射端發(fā)射的超聲波到達(dá)超聲波接收端的時(shí)間為?，超聲波在油煙中的傳播速度為V，
則根據(jù)聲速的計(jì)算公式
其中，^為油煙氣體的絕熱指數(shù)W為氣體摩爾常數(shù)為油煙氣體的開氏溫度，為油煙氣體平均分子量。
[0008]又:超聲波的傳播速度:
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波油煙濃度傳感器，主要包括:超聲波發(fā)射端、超聲波接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的超聲波發(fā)射端，主要包括:金屬保護(hù)外殼、屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護(hù)玻璃和保護(hù)網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的超聲波接收端，主要包括:金屬保護(hù)外殼、屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護(hù)玻璃和保護(hù)網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的連接桿將超聲波發(fā)射端和超聲波接收端連為一體，超聲波發(fā)射端和超聲波接收端之間為開放型油煙檢測(cè)通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)網(wǎng)，其特征在于:所述的保護(hù)網(wǎng)優(yōu)選為十字交叉型。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)網(wǎng)，其特征在于:所述的保護(hù)網(wǎng)優(yōu)選為十字交叉型。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層和疏水疏油保護(hù)玻璃由粘結(jié)劑連在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的屏蔽層、消音材料、并聯(lián)多片壓電晶體片、匹配層和疏水疏油保護(hù)玻璃由粘結(jié)劑連在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并聯(lián)多片壓電晶體片，包括3?5片并聯(lián)壓電晶體片。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并聯(lián)多片壓電晶體片，包括3?5片并聯(lián)壓電晶體片。
【文檔編號(hào)】G01N29/024GK103969327SQ201410243639
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】顧文秀, 鄒路易, 楊光東, 劉世偉, 盧先領(lǐng), 徐升, 吳志江 申請(qǐng)人:江南大學(xué)