本實用新型屬于超聲波技術領域，涉及一種超聲設備電氣設計，特別是關于一種應用于制備石墨烯超聲設備的電氣系統(tǒng)。

背景技術：

超聲波是指頻率高于20000赫茲的的聲波，它超過了人耳收聽頻率的范圍。超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，通過機械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學、熱學、光學、電學和化學等一系列效應。超聲波振子由超聲波換能器和超聲波變幅桿組成超聲波振動系統(tǒng)。超聲波換能器是一種能把高頻電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，超聲波變幅桿是一個無源器件，本身不產(chǎn)生振動，只是將超聲波換能器輸入的振動改變振幅后再傳遞出去，完成了阻抗變換。理論研究表明，在振幅相同的條件下,一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率很高，因而能量很大。本實用新型就是針對石墨烯的制備研發(fā)設計能夠產(chǎn)生多路超聲波振子的電氣設計。

石墨烯是21世紀發(fā)現(xiàn)的一種新型材料。它是只有單層碳原子厚度的二維晶體，作為目前為止自然界最薄材料，石墨烯同時具有高強韌、高透明度，強拉伸性、導電導熱性能最強的優(yōu)異特性。隨著新型納米材料石墨烯的發(fā)現(xiàn)，在超級電容器，新能源電池、傳感器、復合材料等領域石墨烯將會有新的技術應用前景。在各種科技領域加速研發(fā)應用新型材料石墨烯的趨勢下，石墨烯的制備成為各種科技領域的焦點。石墨烯的合成方法主要有兩種：物理方法和化學方法，物理方法包括機械剝離法，取向附生法等方法；化學方法是化學還原法和化學解理法。

化學還原法是制備石墨烯廣泛使用的方法之一?；瘜W法具有成本低廉、工藝簡單、生產(chǎn)設備簡易、產(chǎn)量大等優(yōu)點，但是用化學法生產(chǎn)出來的石墨烯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上有缺陷，不能滿足某些特殊領域的應用要求。而機械剝離法生產(chǎn)出的石墨烯能夠保持完整的晶體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品質(zhì)量、品質(zhì)較高，可以滿足所有應用石墨烯領域的需求，但是產(chǎn)能較低。因此，提高生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯設備的產(chǎn)能成為了人們研究的熱點。

本實用新型針對超聲波機械剝離石墨烯的方法設計超聲設備電路，利用超聲波驅(qū)動電源同時驅(qū)動六個超聲波振子，有效提高了石墨烯產(chǎn)品的產(chǎn)能，同時又保持了機械剝離法產(chǎn)出的石墨烯高質(zhì)量高品質(zhì)的特性。同時，本實用新型對石墨烯的制備特別設計了對石墨烯制備設備的流量控制和自動排氣閥的控制的電路設計，實現(xiàn)對流量和自動排氣閥控制的控制，從而保證了石墨烯的剝離質(zhì)量效果和石墨烯的正常穩(wěn)定剝離進程。本實用新型對石墨烯產(chǎn)品制備的發(fā)展起著至關重要的作用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種應用于制備石墨烯超聲設備的電氣系統(tǒng)。

本實用新型包括超聲波驅(qū)動電源模塊、流量控制模塊和自動排氣閥控制模塊。超聲波驅(qū)動電源模塊用于驅(qū)動超聲波驅(qū)動電源，流量控制模塊用于調(diào)整超聲波驅(qū)動電源的頻率，自動排氣閥控制模塊控制電磁閥S2的開合。

所述的超聲波驅(qū)動電源模塊涉及的電路供電端為三相四線制，電壓為380V。外部電源線L1、L2、L3、N接至空氣開關AS的輸入端，從空氣開關AS的負載端引出的三相火線U、V、W分別接在熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的一端，熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的另一端與交流接觸器KM主觸點的一端相連接；從U相線所接的熔斷器FU1的一端引出一相火線接在熔斷器FU4的一端，從V相線所接的熔斷器FU2的一端引出一相火線接在熔斷器FU5的一端；啟動按鈕SB2與交流接觸器KM的常開輔助觸點并聯(lián)后的一端通過急停按鈕SB1與熔斷器FU4的另一端相連；提示燈L的一端和交流接觸器KM的線圈的一端接啟動按鈕SB2與交流接觸器KM的常開輔助觸點并聯(lián)后的另一端；提示燈L的另一端和交流接觸器KM的線圈的另一端接熔斷器FU5的另一端。

交流接觸器KM主觸點的另一端引出的三相火線U、V、W分別與六個超聲波驅(qū)動電源DP1～DP6相連，每一相上連接有兩個超聲波驅(qū)動電源，每個超聲波驅(qū)動電源供電端的一端接在火線U/V/W上，供電端的另一端接在零線N上。超聲波驅(qū)動電源DP1～DP6的一個輸出端分別與換能器T1～T6相連，超聲波驅(qū)動電源DP1～DP6的另一個輸出端分出直流12V電源DC1～DC6用于驅(qū)動風扇F1～F6散熱。

所述的流量控制模塊中流量計FL供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；流量計FL的輸出端接RS-485的一端，RS-485的另一端接串口服務器SS。電磁閥S1供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S1的輸出端接遠程終端單元RTU1的一端，遠程終端單元RTU1的另一端接串口服務器SS。串口服務器SS接入計算機PC。

所述的自動排氣閥控制模塊中壓力計Pg供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；壓力計Pg的輸出端接串口服務器SS。電磁閥S2供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S2的輸出端接遠程終端單元RTU2的一端，遠程終端單元RTU2的另一端接串口服務器SS。串口服務器SS接入計算機PC實現(xiàn)對反應釜內(nèi)壓力的監(jiān)測。

本實用新型的有益效果是：本實用新型所涉及的控制系統(tǒng)電路設計簡單，操作方便，易于維護等特點。該電氣設計在實現(xiàn)六個超聲波振子同時工作，提高了生產(chǎn)效率并保證了石墨烯產(chǎn)品高質(zhì)量高品質(zhì)的特性。本實用新型對石墨烯的制備特別設計了對石墨烯制備設備的流量控制和自動排氣閥的控制的電路設計，實現(xiàn)對流量和排氣閥的自動控制，從而保證剝離的石墨烯質(zhì)量和石墨烯剝離進程的正常進行。對石墨烯產(chǎn)品制備的發(fā)展有一定的推動作用。

附圖說明

圖1是本實用新型超聲波驅(qū)動電源模塊的電氣示意圖；

圖2是本實用新型流量控制模塊和自動排氣閥控制模塊的電氣示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的具體實施方式。

應用于制備石墨烯超聲設備的電氣設計包括超聲波驅(qū)動電源模塊、流量控制模塊和自動排氣閥控制模塊。超聲波驅(qū)動電源模塊用于驅(qū)動超聲波驅(qū)動電源，流量控制模塊用于調(diào)整超聲波驅(qū)動電源的頻率，自動排氣閥控制模塊電磁閥S2的開合。

如圖1所示，超聲波驅(qū)動電源模塊涉及的電路供電端為三相四線制，電壓為380V。外部電源線L1、L2、L3、N接至空氣開關AS的輸入端，從空氣開關AS的負載端引出的三相火線U、V、W分別接在熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的一端，熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FU3的另一端與交流接觸器KM主觸點的一端相連接；從U相線所接的熔斷器FU1的一端引出一相火線接在熔斷器FU4的一端，從V相線所接的熔斷器FU2的一端引出一相火線接在熔斷器FU5的一端；啟動按鈕SB2與交流接觸器KM的常開輔助觸點并聯(lián)后的一端通過急停按鈕SB1與熔斷器FU4的另一端相連；提示燈L的一端和交流接觸器KM的線圈的一端接啟動按鈕SB2與交流接觸器KM的常開輔助觸點并聯(lián)后的另一端；提示燈L的另一端和交流接觸器KM的線圈的另一端接熔斷器FU5的另一端。急停按鈕SB1為常閉觸點，啟動按鈕SB2為常開觸點。當閉合總電源，閉合空氣開關AS，按下啟動按鈕SB2后，交流接觸器KM的線圈吸合，提示燈L亮。

交流接觸器KM主觸點的另一端引出的三相火線U、V、W分別與六個超聲波驅(qū)動電源DP1～DP6相連，每一相上連接有兩個超聲波驅(qū)動電源，每個超聲波驅(qū)動電源供電端的一端接在火線U/V/W上，供電端的另一端接在零線N上。超聲波驅(qū)動電源DP1～DP6的一個輸出端分別與換能器T1～T6相連，超聲波驅(qū)動電源DP1～DP6的另一個輸出端分出直流12V電源DC1～DC6用于驅(qū)動風扇F1～F6散熱。超聲波驅(qū)動電源采用220V供電，工作過程中可實現(xiàn)自動搜頻與跟頻，并可手動調(diào)節(jié)輸出功率。當閉合總電源，閉合空氣開關AS，按下啟動按鈕SB2后，六個超聲波驅(qū)動電源DP1～DP6同時工作，六個風扇F1～F6配合電路散熱，驅(qū)動六個超聲波換能器T1～T6產(chǎn)生超聲波振動，并將此振動能量向制作石墨烯原料中發(fā)射，從原料中剝離石墨烯。

如圖2所示，為流量控制模塊和自動排氣閥控制模塊。

流量控制模塊中流量計FL供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；流量計FL的輸出端接RS-485的一端，RS-485的另一端接串口服務器SS。電磁閥S1供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S1的輸出端接遠程終端單元RTU1的一端，遠程終端單元RTU1的另一端接串口服務器SS。流量計FL在管道口接入，串口服務器SS接入計算機PC，通過調(diào)整超聲波驅(qū)動電源的頻率，實現(xiàn)對制備石墨烯設備的流量控制，從而保證石墨烯的剝離質(zhì)量效果。

自動排氣閥控制模塊中壓力計Pg供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；壓力計Pg的輸出端接串口服務器SS。電磁閥S2供電端的一端接220電源電壓，另一端接零線N；電磁閥S2的輸出端接遠程終端單元RTU2的一端，遠程終端單元RTU2的另一端接串口服務器SS。串口服務器SS接入計算機PC實現(xiàn)對反應釜內(nèi)壓力的監(jiān)測，在石墨烯剝離過程中，當超聲波在石墨烯產(chǎn)品制備的反應釜內(nèi)產(chǎn)生空化作用，產(chǎn)生大量氣體，電磁閥S2打開，排出影響石墨烯剝離的氣體，從而保證石墨烯的正常穩(wěn)定剝離進程。