本申請涉及超聲，特別是涉及一種超聲清洗系統(tǒng)。

背景技術：

1、超聲波清洗是一種利用超聲波在液體中產(chǎn)生的空化效應來實現(xiàn)清洗的方法，由于其清潔能力強、清潔效率高，在日常清洗、半導體行業(yè)、機械制造等領域均有著廣泛的應用，能夠高效的去除待清洗產(chǎn)品表面的油脂、顆粒、焊接金屬屑等污垢。

2、傳統(tǒng)的超聲清洗裝置一般由超聲波發(fā)生器、清洗槽、換能器陣列構成，但是其在能量控制方面存在一定的局限性。這是由于，換能器陣列通常采用并聯(lián)模式，超聲驅動器無法對單個換能器進行單獨控制，如頻率、功率和清洗模式等。這導致清洗過程缺乏靈活性，只能對清洗物進行無差別的清洗。當遇到積垢等頑固污垢時，傳統(tǒng)方法通常通過提高平均功率或改變槽體形狀來增強清洗效果。然而，提高功率可能會對非清洗目標造成損傷，而改變槽體形狀則缺乏靈活性。此外，傳統(tǒng)超聲清洗裝置追求超聲能量在清洗槽內(nèi)為均勻分布。這種均勻分布的能量無法針對污垢進行局部增強，導致能量利用率較低，隨著工業(yè)生產(chǎn)對清洗質量要求的提高，無法滿足對特定區(qū)域的精細清洗需求。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠滿足對特定區(qū)域的精細清洗需求，減少對非清洗目標造成損傷且靈活性強、工藝簡單的超聲清洗系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N超聲清洗系統(tǒng)，包括：

3、清洗槽，用于盛放清洗液；

4、控制板，所述控制板用于基于相控陣技術，根據(jù)待清洗產(chǎn)品的清洗參數(shù)生成驅動信號，并將所述驅動信號通過多通道輸出；

5、多個驅動器，與所述控制板相連接，所述驅動器用于接收所述控制板輸出的所述驅動信號并將所述驅動信號轉換為高頻交流信號輸出；

6、換能器陣列，包括多個排布于所述清洗槽側壁的換能器單元，且所述換能器單元與所述驅動器對應連接，所述換能器用于接收所述高頻交流信號，并依據(jù)所述高頻交流信號激勵產(chǎn)生作用于所述清洗液的超聲波，進而對浸沒于所述清洗液中的所述待清洗產(chǎn)品進行清洗。

7、在其中一個實施例中，所述控制板包括現(xiàn)場可編程門陣列及arm處理器，所述arm處理器用于進行相位計算和系統(tǒng)調(diào)試，所述現(xiàn)場可編程門陣列用于進行信號生成和相控陣控制。

8、在其中一個實施例中，所述arm處理器中設有相位計算程序及程序調(diào)試接口，所述程序調(diào)試接口用于對所述相位計算程序進行調(diào)試，所述arm處理器通過運行調(diào)試后的所述相位計算程序，以計算生成各個所述換能器單元所需的相位延時參數(shù)，并將所述相位延時參數(shù)傳遞至所述現(xiàn)場可編程門陣列，其中，所述相位延時參數(shù)是基于所述清洗參數(shù)計算得出。

9、在其中一個實施例中，所述現(xiàn)場可編程門陣列中設有鎖相環(huán)、原始信號生成模塊、相控陣控制模塊、編碼激勵模塊及驅動信號合成模塊，所述鎖相環(huán)用于提升系統(tǒng)時鐘頻率，所述原始信號生成模塊用于生成標準脈沖寬度調(diào)制波信號，所述相控陣控制模塊用于接收所述arm處理器中傳遞來的所述相位延時參數(shù)，以對所述原始信號生成模塊產(chǎn)生的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行相位調(diào)節(jié)，所述編碼激勵模塊用于對相位調(diào)節(jié)后的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行編碼激勵，所述驅動信號合成模塊將經(jīng)過相位調(diào)節(jié)和編碼激勵后的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行合成，生成所述驅動信號。

10、在其中一個實施例中，所述編碼激勵模塊通過生成正交互補的golay碼，以對相位調(diào)節(jié)后的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行編碼激勵。

11、在其中一個實施例中，所述鎖相環(huán)用于將系統(tǒng)時鐘頻率從200mhz提升到500mhz。

12、在其中一個實施例中，所述清洗參數(shù)至少包括目標清洗位置及預設清洗方式。

13、在其中一個實施例中，所述控制板的所述驅動信號的輸出通道是所述換能器單元數(shù)量的四倍。

14、在其中一個實施例中，所述換能器陣列排布于所述清洗槽底部側壁，且所述換能器單元的排布方式為4*4排布。

15、在其中一個實施例中，所述驅動器包括驅動板、全橋電路及匹配電路，所述驅動板用于接收所述控制板輸出的所述驅動信號并將所述驅動信號進行放大，所述全橋電路用于接收放大后的所述驅動信號并將所述驅動信號轉換為高頻交流信號，所述匹配電路用于將所述全橋電路輸出的所述高頻交流信號傳輸至相應的所述換能器單元。

16、上述超聲清洗系統(tǒng)通過設計包括多個驅動器的架構來接收控制板輸出的驅動信號并將驅動信號轉換為高頻交流信號輸出，以激勵生成超聲波，實現(xiàn)了對換能器陣列的中各個換能器單元進行單獨的控制；在實現(xiàn)對換能器單元的單獨控制的基礎上通過控制板基于相控陣技術，依據(jù)放置于清洗液中的待清洗產(chǎn)品的清洗參數(shù)生成驅動信號，能夠對換能器陣列中每個換能器單元施加一定規(guī)律的延時，使超聲波能量在清洗槽內(nèi)進行聚焦，將能量集中在待清洗產(chǎn)品的目標清洗位置，對污垢進行靈活、有針對性地高效清洗，滿足對特定區(qū)域的精細清洗需求，減少了對非清洗目標造成損傷，且超聲清洗系統(tǒng)設計靈活性強。此外，將上述超聲清洗系統(tǒng)應用于半導體設備的超聲清洗過程中，清洗目標性強，成本可控，能夠適應不同清洗需求和環(huán)境變化，提高清洗效果和效率。

技術特征：

1.一種超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述控制板包括現(xiàn)場可編程門陣列及arm處理器，所述arm處理器用于進行相位計算和系統(tǒng)調(diào)試，所述現(xiàn)場可編程門陣列用于進行信號生成和相控陣控制。

3.根據(jù)權利要求2所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述arm處理器中設有相位計算程序，且所述arm處理器包括程序調(diào)試接口，所述程序調(diào)試接口用于對所述相位計算程序進行調(diào)試，所述arm處理器通過運行調(diào)試后的所述相位計算程序，以計算生成各個所述換能器單元所需的相位延時參數(shù)，并將所述相位延時參數(shù)傳遞至所述現(xiàn)場可編程門陣列，其中，所述相位延時參數(shù)是基于所述清洗參數(shù)計算得出。

4.根據(jù)權利要求2所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場可編程門陣列中設有鎖相環(huán)、原始信號生成模塊、相控陣控制模塊、編碼激勵模塊及驅動信號合成模塊，所述鎖相環(huán)用于提升系統(tǒng)時鐘頻率，所述原始信號生成模塊用于生成標準脈沖寬度調(diào)制波信號，所述相控陣控制模塊用于接收所述arm處理器中傳遞來的所述相位延時參數(shù)，以對所述原始信號生成模塊產(chǎn)生的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行相位調(diào)節(jié)，所述編碼激勵模塊用于對相位調(diào)節(jié)后的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行編碼激勵，所述驅動信號合成模塊將經(jīng)過相位調(diào)節(jié)和編碼激勵后的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行合成，生成所述驅動信號。

5.根據(jù)權利要求4所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼激勵模塊通過生成正交互補的golay碼，以對相位調(diào)節(jié)后的所述脈沖寬度調(diào)制波信號進行編碼激勵。

6.根據(jù)權利要求4所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)用于將系統(tǒng)時鐘頻率從200mhz提升到500mhz。

7.根據(jù)權利要求1所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述清洗參數(shù)至少包括目標清洗位置及預設清洗方式。

8.根據(jù)權利要求1所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述控制板的所述驅動信號的輸出通道是所述換能器單元數(shù)量的四倍。

9.根據(jù)權利要求1項所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述換能器陣列排布于所述清洗槽底部側壁，且所述換能器單元的排布方式為4*4排布。

10.根據(jù)權利要求1項所述的超聲清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動器包括驅動板、全橋電路及匹配電路，所述驅動板用于接收所述控制板輸出的所述驅動信號并將所述驅動信號進行放大，所述全橋電路用于接收放大后的所述驅動信號并將所述驅動信號轉換為高頻交流信號，所述匹配電路用于將所述全橋電路輸出的所述高頻交流信號傳輸至相應的所述換能器單元。

技術總結
本申請涉及一種超聲清洗系統(tǒng)。所述超聲清洗系統(tǒng)包括：清洗槽、控制板、多個驅動器及換能器陣列，其中清洗槽用于盛放清洗液；控制板用于基于相控陣技術，根據(jù)待清洗產(chǎn)品的清洗參數(shù)生成驅動信號，并將驅動信號通過多通道輸出；多個驅動器與控制板相連接，驅動器用于接收控制板輸出的驅動信號并將驅動信號轉換為高頻交流信號輸出；換能器陣列包括多個排布于清洗槽側壁的換能器單元，且換能器單元與驅動器對應連接，換能器用于接收高頻交流信號，并依據(jù)高頻交流信號激勵產(chǎn)生作用于清洗液的超聲波，進而對浸沒于清洗液中的待清洗產(chǎn)品進行清洗。該超聲清洗系統(tǒng)能夠滿足對特定區(qū)域的精細清洗需求，減少了對非清洗目標造成損傷。

技術研發(fā)人員：隆志力,張學智,李明哲
受保護的技術使用者：哈爾濱工業(yè)大學（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15