摘 要

“我国8～12岁的小学生中,约有47个儿童就有一个近视眼,近视发病率约为23%,中学生约为55%,大学生约为76%,全国近视眼约为3亿人,其中青少年约为2亿人。全国近视眼发病人数位居世界首位,发病率仅次于日本,占世界第二位,每年新增近视眼约为6%。 其中近视镜是大部分人通用的眼镜。没有专业的清洗方式，很久不清洗 ，眼镜片上积累很多的灰尘，会影响眼睛的视力，容易加深视力度数。而且长期不清洗，会有很多细菌和油脂，长期接触脸部皮肤，会引发一些皮肤病等。平时的眼镜清洗可以使用超声波清洗机，在家中自己可以定期对眼镜进行保养工作。为满足眼镜清洁和健康用眼卫生需要，特设计一个基于超声波技术的水循环自烘干眼镜清洁器。

关键词：眼镜清洗；超声波；烘干；水循环

目录

第一章 引 言........................................................................................................... 3

1.1研究背景..................................................................................................... 3

1.2研究现状..................................................................................................... 3

1.3研究目的、动机及内容............................................................................ 4

1.4创新点......................................................................................................... 6

第二章 研究方法和思路........................................................................................ 7

2.1研究方法..................................................................................................... 7

2.2研究思路..................................................................................................... 7

2.3研究过程..................................................................................................... 7

第三章 研究结果分析............................................................................................. 9

第四章 总结与展望............................................................................................... 10

参考文献.................................................................................................................. 11

第一章 引 言

1.1研究背景

根据2020年6月国家卫健委发布的《中国眼健康白皮书》，中国儿童青少年近视眼总体发生率为53.6%，而经过高考的筛选后，超过90%的大学生都是近视的。目前根据数据可知，2015年-2020年我国近视患者数量保持增长态势，从5.2亿人增长至6.7亿人，增加了1.5亿人。

庞大的近视人群，造就了巨大的眼镜市场。越来越多年轻人需要佩戴近视眼镜，而长期使用眼镜会沾上油垢，灰尘等杂质，阻碍视野，所以需要经常清洗。而用来清洗眼镜的工具——眼镜清洁器也逐渐受到了戴眼镜人群的青睐。

现有技术中,现有的眼镜清洁器没有水循环功能，需使用人员对清洁器频繁加水，不论是从环保角度还是从使用者的个人体验都不够优秀。此外，现有的眼镜清洁器烘干功能不够全面，由于眼镜清洁后镜片表现残留大量水分需要使用人员使用棉布进行擦拭，一定程度上对镜片造成了损伤，减少了眼镜的使用寿命，所以现在急需一种眼镜清洁器来解决上述出现的问题。

1.2研究现状

目前，市场上主要有以清洁刷，超声波两种方式清洁方式进行清洁的眼镜清洁器其中以超声波清洁器被应用的最为广泛且被商业化的最为成功。超声波清洗技术已经被广泛应用在生活和工业的方方面面。超声波清洗利用超声波在液体中传播产生的大量气泡和爆破分解污垢，有着清洗速度快，清洁度高，镜面清洁度一致，对镜面表面无损伤；不须人手接触清洗液，安全可靠对深孔、细缝和镜面隐蔽处亦清洗干净；清洗精度高，可以强有力的清洗微小的污渍颗粒等优点。

1.3研究目的、动机及内容

研究目的：本清洁器基于超声波技术，提出一个集清洗，烘干为一体的水循环式眼镜清洁器，预期解决人手直接接触水以，清洗完毕后需擦拭眼镜，与需要频繁加水的问题，达到省时省力且清洁环保，可以节省大量水资源的目的。

研究动机：目前光学光电子清洗多采用40KHZ的频率，不仅不易损伤镜面，还噪音小，不会影响睡眠。同时，据研究报告称，超声波不但对人体无害，还对人体有少量的有益作用，例如使神经兴奋性增高，传导速度加快，减轻神经的炎性反应，促进神经的损伤愈合；改善眼部循环；提高皮肤血管的通透性等 ，所以不用考虑可能对人体造成的负面效应。这就是我选择超声波作为这款眼镜清洁器的清洁方式的主要原因。

其次，在使用现在市面上已有的眼镜清洁器时，不仅在每次使用前需加水，使用后续擦拭眼镜较为麻烦，而且极度浪费水，所以产生了增加水循环和自烘干的想法。

研究内容：

（1） 超声波最佳频率研究

在网上粗略搜索理论最佳清洗频率后在理论区间通过使用可调频超声波清洗器不断调频来测试最佳清洗频率。

（2） 超声波清理最佳时间研究。

（3） 通过将一副未经清洗的眼镜放入已探究最佳频率超声波清洗机中观察何时不再有污渍产生来确定最佳清洗时间。

（4） 电热板加热最佳温度研究

通过在网上搜索树脂玻璃眼镜的最高耐受温度来确定最佳加热温度。

（5） 电热板加热最佳时间研究

通过将电热板调至最佳加热温度观察眼镜表面水分合适蒸发完毕来研究最佳烘干时间。

（6） 最佳内胆体积及最佳水位高度

通过在网上查阅一般眼镜折叠后的长，宽，高来确定最佳内胆体积与最佳水位高度。

（7） 最佳换水时间的研究

通过不断清洗未清理过的眼镜模拟大约一到两天一次的眼镜清理通过记录水位下降2cm所需的清洗次数来计算最佳换水时间。

（8） 最佳换水滤芯时间的研究

通过观察在不断清洗眼镜后，水中何时再次出现污渍来确定最佳换滤芯时间。

（9） 综合以上数据，尝试制作原型机

在市场上搜索制作原型机最合适的材料与部件并购买，并对原型机进行外观设计，然后尝试用所购材料进行原型机的制作。

1.4创新点

本设计的创新之处与现在市面上的眼镜清洁器相比主要有三处：

其一在于把三个不同领域都比较成熟的技术——水循环技术，电热技术，超声波技术集合在一起，站在巨人的肩膀上，经过自己的思考，探究和实验，创造性地制造出了此基于超声波技术的水循环自烘干眼镜清洁器。

    其二在于利用烘干技术彻底避免人手与水的接触，让人手自始至终保持干燥，免去在拿出眼镜后了需要擦拭手的烦恼，更加方便，同时也省去了擦拭眼镜这个步骤，节省了时间和精力，更是减少了对镜片的磨损，增加了眼镜的使用寿命。

      其三在于利用水循环及过滤技术，减少了每一次使用前都要加水带来的不便，省时省力，而且可以随时随地使用，对使用者来说较为方便实用，还可以减少水资源的浪费，更加绿色环保。

第二章 研究方法和思路

2.1研究方法

在完成这一项研究的过程中，使用了文献调查法，实验法，问卷调查法：

首先，通过问卷调查法，对各种受众发放问卷来确定目前的超声波眼镜清洁器有哪些不足之处并针对性的做出相应的；其次，使用文献调查法在知网上搜索有关于超声波眼镜清洁器的资料，数据与专利，获取基本的研究方向；最后，使用淘宝上购买一个小米有品超声波眼镜清洁器和一张电热板，使用实验法，通过简单的研究确定清理眼镜的最佳频率与时间和烘干眼镜的最佳温度和时间。

2.2研究思路

基于超声波技术的水循环自烘干眼镜清洁器，通过超声波发生器的设置，在在水中产生空化效应，无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波震脱污垢，以此来达到清理的效果；通过设置烘干系统，解决了在清洗眼镜后需要擦拭的麻烦；通过设置水循环系统，减少了因频繁加水而带来的麻烦，更是减少了水资源的浪费，绿色环保。

2.3研究过程

组成部分：

工作原理（使用步骤）：每隔一到两周加一次在按下开关并设置频率(日常快速模式与夜间温柔模式)后，放入眼镜，闭合盖子，压力传感器（在内胆正下方）检测到压力，等待三秒，打开水闸，放水完毕后超声波发生器发出超声波清理污垢，清理完后闸门再次打开，进行水的净化，打开盖子，电热板同时启动（根据模式而调节温度）进行烘干，烘干完后停止运行。

第三章 研究结果分析

对实验数据进行分析、判断

（1） 超声波最佳频率研究

最佳频率为40-50Khz；

（2） 超声波清理最佳时间研究

最佳时间约为4-7分钟；

（3） 电热板加热最佳温度研究

最佳温度为45℃-50℃；

（4） 电热板加热最佳时间研究

最佳时间范围为4min-4.5min；

（5） 最佳内胆体积及最佳水位高度

一般眼镜大概长宽高在15*4*5(cm)左右，所以拟定内胆长宽高为17*6*8，最佳水位高度为6.5左右；

（6）最佳换水时间的研究

最佳水位高度为6.5cm；

（7） 最佳换水滤芯时间的研究

最佳换水滤芯时间为2月；

（8） 综合以上数据，尝试制作原型机

在市场上搜索制作原型机最合适的材料与部件并购买，并对原型机进行外观设计，然后尝试用所购材料进行原型机的制作。

第四章 总结与展望

基于超声波技术的水循环自烘干眼镜清洁器，对于近视或远视的用户来说，不仅可以完成灰尘清洗，更为细小密布在镜片上的病菌从分消除，便捷实现健康用眼。这不仅是健康卫生的问题，同时也是保护每一位佩戴眼镜的人的必要行动。

基于超声波技术的水循环自烘干眼镜清洁器在未来的推广和实际应用中，由于成本价格居高问题，材料，消毒水等辅材方面还需要寻找替代品。

 参考文献

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[3]陈琳.基于高频高压下的低温等离子体眼镜清洗装置[P].中国202010889863.4，2021

[4]陈敏.一种眼镜自动清洗设备[P].中国202021439592.4

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[8]周俊杰.一种眼镜清洗机[P]中国 202021289516.X

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[11]李宜兵.一种眼镜清洗设备[P]中国 202021654789.X

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