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；超聲波發射端和接收端，主要包括：金屬保護外殼、屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護玻璃和保護網。超聲波在油煙中的傳播速度反映了油煙濃度的大小，經壓力和溫度校正、CPU數據處理，即可獲得準確的油煙濃度。本發明由于超聲波發射端和接收端均采用多片并聯壓電晶片，使信號成倍放大；消音材料和超聲匹配層的結構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，因此本發明能實現油煙濃度的在線監測，具有靈敏度高、性能可靠、抗污染能力強、維護方便的優勢。
【專利說明】一種超聲波油煙濃度傳感器
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]近年來，隨著我國國民經濟水平的不斷發展和提高，飲食行業油煙污染已經成為城市環境污染的一大問題，統計數據表明:2004年我國食用油消費量1560萬噸，2010年食用油消費量達到2000萬噸，這些油在烹飪過程中產生大量的油煙是造成城市空氣污染的主要來源。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、多環芳烴等產物，成分極為復雜。油煙液固相顆粒物的粒徑一般小于10 μ m，粘著性強，大部分不溶于水，極性小。隨著各研究機構對廚房油煙研究的深入，廚房油煙對人體的危害越來越引起人們的廣泛關注。
[0003]伴隨著餐飲行業的快速發展，隨之而來的餐飲業油煙排放對環境造成的污染，油煙擾民遭到的投訴也引起越來越多的關注，成為了環境監管的新問題，因此加強對餐飲業油煙排放的監管已非常迫切。國家環境保護總局頒布的GB18483-2001《飲食業油煙排放標準(試行)》附錄A中規定的油煙采樣及分析方法為現場不銹鋼金屬濾筒采樣，實驗室紅外分光光度法分析(簡稱國標法)。國標法樣品需帶回實驗室分析，監測周期長、費用高、步驟繁瑣、現場測試條件要求高，常常是執法人員來到現場，“案發地”已經改顏換貌難以取證了，難以滿足餐飲業油煙監督檢查和現場執法監測的需要。另外，由于城市餐飲店數量多、覆蓋面廣、污染源分散，難以有足夠的人力和物力實行監管。因此亟需實時、準確獲取油煙濃度且適用于煙道惡劣環境的新型油煙監測裝置，可方便地將數據接入環保監管網絡，真正實現對油煙污染快速反應、有的放矢地進行高效率的監管，實現從人防到技防的轉變，可大大提高環保監管的反應速度和效率。另外，現有基于煙塵監測的各種技術和手段因無法適應粘附性高的油煙污染，而無法適用于油煙監測，無法解決油煙粘附造成的測量誤差和儀器壽命短的問題。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種能有效解決上述問題，能準確在線獲取油煙濃度、抗污染、壽命長、性能可靠、適用于煙道惡劣環境的油煙濃度傳感器。
[0006]本發明的技術方案如下:
一種超聲波油煙濃度傳感器，主要包括:超聲波發射端、超聲波接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿；
其進一步的方案為:所述的超聲波發射端，主要包括:金屬保護外殼、屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護玻璃，保護網；
其進一步的方案為:所述的超聲波接收端，主要包括:金屬保護外殼、屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護玻璃，保護網；
其進一步的方案為:所述的連接桿將超聲波發射端和超聲波接收端連為一體，超聲波發射端和超聲波接收端之間為開放型油煙檢測通道；
其進一步的方案為:所述的保護網優選為十字交叉型；
其進一步的方案為:所述的屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層和疏水疏油保護玻璃由粘結劑連在一起；
其進一步的方案為:所述的超聲波發射端的并聯多片壓電晶體片，包括3~5片并聯壓電晶體片；
其進一步的方案為:所述的超聲波接收端的并聯多片壓電晶體片，包括3~5片并聯壓電晶體片；
其進一步的 方案為:所述的疏水疏油保護玻璃的制備工藝為: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，室溫攪拌I~2h，放置老化48h ;使用前，按1:1體積比用無水乙醇稀釋，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玻璃；所述的含氟硅烷優選為: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專利。
[0007]本發明的油煙濃度檢測原理為:超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由壓電晶片在電壓的激勵下發生振動產生的，具有頻率高、波長短、繞射現象小，方向性好、能夠定向傳播等特點。超聲波傳感器主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。超聲波傳感器的兩個重要性能指標為靈敏度和余振。靈敏度是傳感器在穩態工作情況下輸出信號的變化量與輸入變化量的比值，提高靈敏度可增大測量的精確度。余振是指傳感器在接到一個脈沖信號后從開始起振到停止振動的時間，余振消失前，不能啟動接收端接收信號，因此，余振決定近距離測量的效果。超聲波在不同的介質里的傳播速度不同，若超聲波發射端到超聲波接收端的距離為L，即油煙測量通道的長度為L，超聲波發射端發射的超聲波到達超聲波接收端的時間為?，超聲波在油煙中的傳播速度為V，
則根據聲速的計算公式
其中，^為油煙氣體的絕熱指數W為氣體摩爾常數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:
【權利要求】
1.一種超聲波油煙濃度傳感器，主要包括:超聲波發射端、超聲波接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿。
2.根據權利要求1所述的一種超聲波油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的超聲波發射端，主要包括:金屬保護外殼、屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護玻璃和保護網。
3.根據權利要求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:金屬保護外殼、屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層、疏水疏油保護玻璃和保護網。
4.根據權利要求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射端和超聲波接收端連為一體，超聲波發射端和超聲波接收端之間為開放型油煙檢測通道。
5.根據權利要求2所述的保護網，其特征在于:所述的保護網優選為十字交叉型。
6.根據權利要求3所述的保護網，其特征在于:所述的保護網優選為十字交叉型。
7.根據權利要求2所述的屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層和疏水疏油保護玻璃由粘結劑連在一起。
8.根據權利要求3所述的屏蔽層、消音材料、并聯多片壓電晶體片、匹配層和疏水疏油保護玻璃由粘結劑連在一起。
9.根據權利要求2所述的并聯多片壓電晶體片，包括3?5片并聯壓電晶體片。
10.根據權利要求3所述的并聯多片壓電晶體片，包括3?5片并聯壓電晶體片。
【文檔編號】G01N29/024GK103969327SQ201410243639
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】顧文秀, 鄒路易, 楊光東, 劉世偉, 盧先領, 徐升, 吳志江 申請人:江南大學