单向传感超声波雾化消毒装置

◆长沙市南雅中学 徐汉林 长沙市长郡湘府中学 张景景 长沙市明德中学 彭奕豪

本期点评专家

谭迪熬中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。

为预防新冠病毒感染，我们进校时都要用消毒液洗手消毒，并测量体温。由于进校时人数很多，消毒入校要花费许多时间，有些同学一不小心喷洒消毒液过多，还造成浪费。于是，我们想设计制作一种高效实用的消毒装置。

一、资料调查

目前，市场常见的几款智能消毒装置采用左、右两个红外感应头识别人们的走动方向，左、右两个感应头用外壳相互遮挡，安装角度互相偏离。

由于红外线在不同的安装环境会出现反射、折射现象，再加上感应头的探测角度是一个广角，在某些环境下会出现误识别情况。由于两个感应头感应角度相互偏离大，装置识别反应速度慢。

市面上的智能消毒装置的探测器采用热红外探测原理，抗干扰能力差，易受温度、光线等环境变化影响，造成误识别。

二、方案设计

针对人体消毒的原理与要求，我们设计了如下方案。

1.方案一

在容器内安装人体传感器控制器、微型水泵、电气盒、消毒箱等部件。利用人体传感器控制微型水泵自动抽水送至喷头，通过喷头喷洒消毒液。该方案自动化程度高，但有时喷洒的消毒液过多，易造成浪费。

2.方案二

在方案一的基础上我们进行了改进。利用温度传感器控制发热管对容器中的消毒液进行加热气化，用贯流风扇吹气增压，使气化后的消毒蒸汽从导管中吹出，由人体传感器控制器控制喷雾消毒。该方案自动化程度高，能节约消毒液，但消毒液加热时间长，消耗电能多，喷出的热雾温度较高，有灼伤皮肤的风险。

3.方案三

在方案二的基础上将加热雾化改为超声波雾化，耗能少，雾化时间短。再用贯流风扇吹气增压，使气化后的消毒蒸汽从导管中吹出，由人体传感器控制器控制喷雾消毒。

4.方案四

我们在方案三的基础上增加人手消毒室、一根消毒管。手可直接伸入消毒室消毒，必要时还可用消毒管对人体局部或全身消毒。

图1 作品结构图

三、设计原理

1.采用超声波雾化器将消毒液雾化成气体

超声波雾化器将液态分子结构打散而产生水雾，超声波加湿器将水雾化为超微粒子，使其能扩散到容器区域。开启贯流风扇增加容器内的气压，将消毒雾吹出导管，不仅喷洒更均匀，还节约资源。

2.利用探测器进行控制

探测器能有效分辨干扰信号，防止误报，并准确识别人们的走动方向，反向移动时设备不工作。人们进入消毒通道时，消毒装置自动喷出消毒雾气。

四、装置测试

我们将制作好的四件作品均盛入消毒液，置于学校四个通道门口进行测试，将每人消毒洗手时间设定为2秒，一分钟可完成120名师生的消毒工作，不到30分钟，全校2965人全部洗手消毒通过，消毒液的使用量不到原来的三分之一。

本装置运用单片机技术处理数据，将检测结果智能化显示，具有简单快捷、使用方便的优点。（指导老师：刘道丰）

专家点评

单向传感超声波雾化消毒装置是一项关注社会热点的改进型创新作品。作者在不同的学校，要共同完成这件作品，实属不易。

从这项作品完成的过程我们可以感受到：

首先，作者能从市场上常用的几款智能消毒装置中发现问题，并积极将问题解决，创新意识强。

其次，他们选题后的资料分析、多个方案的迭代设计、科学原理与技术的巧妙使用等环节，充分了体现其具有勤于思考的好习惯。勤于思考是一个非常复杂的过程，思考的内容在同一研究领域的各个阶段各不相同，但都需要紧张地、连续地思考却是共同的。富兰克林有一句名言：“懒惰，像生锈一样，比操劳更能消耗身体；常使用的钥匙总是发亮的。”

其三，他们俩还具有互相信任、合作攻关的宝贵品质。