超声清洗装置空化噪声谱分析法空化噪声级测量

空化强度是用以衡量液体介质中空化活动的剧烈程度,同时空化效应在超声清洗中起关键作用,因此,测量超声清洗槽中的空化强度便可了解其中空化活动的情况.当发生空化时,液体介质中会产生成分复杂空化噪声,对空化噪声谱进行分析和计算得到空化噪声级,据此可判断空化强度.实验测得结果表明:超声清洗装置内稳态空化分布广泛、均匀,瞬态空化分...     

超声场分布的演示实验

介绍了利用超声在液体介质中传播,使质点产生强烈振动而引起交变压力的原理,用微型探头测量,以演示超声场在平面辐射、聚焦系统下焦平面和焦点以内的横截面上的声场分布,使学生更深入地了解超声不皮传播的物理规律。     

关于液体内大规模声处理中空化研究的几点思考——再论声空化工程

再次强调了大规模液体中超声处理、以及为此目的研究声空化的重要性。提出了对这项应用中声空化行为的几点思考,重点是关于声空化的"强度"以及关于电动力式和流体动力式两类产生空化系统所产生空化的不同特性。     

应崇福院士90生辰学术报告会论文关于液体内大规模声处理中空化研究的几点思考——再论声空化工程

再次强调了大规模液体中超声处理、以及为此目的研究声空化的重要性.提出了对这项应用中声空化行为的几点思考,重点是关于声空化的"强度"以及关于电动力式和流体动力式两类产生空化系统所产生空化的不同特性.     

超声波振动对水/E-GaIn在不同基板表面润湿的影响

液体在固体表面上的润湿铺展在许多科学和工程领域中有重要意义,但是外界能量诱导润湿的机理尚不清楚。本文研究了在超声振动作用下原子/分子液体的润湿性,并探讨了其铺展驱动力。研究表明,超声振动作用下能显著提高液体在固体表面的润湿性。超声波提高液体的润湿性主要是由两个因素造成的。一方面,超声波在固/液界面处产生动量传递层,对于润湿系统,该层可以驱动液体的润湿铺展,但是对于非润湿系统,当接触角在90°附近时,界面处的动量传递并不是它的驱动力。另一方面,超声振动引起的气液界面粗化(即,在气液界面的表面张力波)也是驱动液体润湿铺展的因素之一。因此,在超声辅助钎焊的应用中,超声振动提高润湿性的主要原因可能是上述提到的物理因素,而不是固液界面的化学反应.     

钢-铅粘接结构的粘接强度对超声体波反射与 透射特性的影响*

针对多层异种金属粘接结构中粘接强度的超声检测与表征困难的问题,采用线性弹簧模型和等效弹性模量模型来分别表征界面粘附强度和内聚强度,推导了超声体波斜入射N层粘接结构的反射与透射系数表达式。通过在不同入射面和入射声波模式等条件下,同时连续改变两种参数来系统研究粘接层界面粘附强度与内聚强度变化对超声波反射与透射特性的影响关系,确定了能够敏感表征粘接强度的超声参量,为粘接强度的无损检测与评价提供理论依据。     

超声振动珩磨作用下空化泡动力学及影响参数

为了合理利用超声振动珩磨作用下的空化效应,以磨削区单个空化泡为研究对象,考虑珩磨头合成扰动速度和珩磨压力的作用建立了磨削区空化泡的动力学模型。数值模拟了空化泡初始半径,珩磨压力,液体静压力和超声声压幅值对磨削区空化效应的影响。研究表明考虑超声振动珩磨作用时,空化泡膨胀的幅值会受到抑制,其溃灭时间也会缩短,而且较容易出现稳态空化。珩磨压力和液体静压力对磨削区空化主要起抑制作用,超声波声压幅值在一定范围内能够促进磨削区空化效果的提升。本文的研究为进一步理解超声振动珩磨的空化机理提供了理论支持。     

基于超声微振动的风力机叶片除冰研究

风力机在寒冷潮湿地区工作时,叶片表面会产生积冰,降低叶片气动性能。为减少或去除积冰,提高风力机发电效率,本文开展了风力机叶片超声微振动除冰研究。设计了前缘为中空结构的翼型叶片,仿真计算了除冰振型,制作了叶片样件,测量了样件的固有频率。搭建了冰风洞试验系统和超声驱动系统,研制了一款翼型叶片冰层切向黏结力测量装置,开展了叶片超声微振动结冰时除冰和结冰后除冰研究,测量并计算了叶片表面结冰量和冰层黏结剪应力。研究结果表明,当结冰环境温度较高时,叶片结冰时超声微振动可以降低结冰量,具有除冰作用。在结冰后除冰中,可以显著降低冰层黏结强度。激振频率为21.2 kHz时,黏结强度最低,约为0.084 MPa。本研究为深入开展风力机叶片超声除冰技术奠定了基础。     

功率超声振动系统的研究进展

功率超声振动系统是功率超声技术中的关键部分,其主要部分包括功率超声换能器、超声变幅杆以及超声工具头或超声辐射器。本文就功率超声换能振动系统设计中经常遇到的一些关键问题进行了简要的归纳和总结,目的在于为功率超声换能器的优化设计和性能改善提供一些有用的设计指南和解决措施。同时,对一些新的功率超声振动系统进行了介绍,并简要分析了其发展趋势和应用领域。     

金属基复合结构粘接强度的非线性超声混频检测

采用非线性超声混频方法对金属基复合结构的粘接强度进行表征研究。以不同固化剂含量的铝合金丙烯酸酯粘接结构作为检测对象,基于非线性超声混频的共振条件及其作用机制,并结合粘接固化机理,开展了非线性超声混频实验。非线性超声混频模式选取两列横波生成和频纵波的方式,实验测量并计算不同基频周期数下的超声非线性参量。通过拉伸实验标定粘接结构的粘接强度,并采用扫描电镜分析拉伸断面微观结构,进而分析超声非线性参量与粘接强度的关系。从实验结果可以看出在不同周期的基频信号激励下,超声非线性参量随着粘接强度的增大均呈现出减小的趋势。研究表明非线性超声混频信号对金属基复合结构粘接强度的变化比较敏感,可以适用于类似结构件粘接强度状态弱化的表征。     

液体薄层中的超声空化*

液体薄层中的超声空化,因其边界及所处空间的特殊性,而呈现出非常独特的空化结构和演化行为,在超声清洗、超声钎焊、表面处理、近场声悬浮、超声化学等领域都有所应用。该文梳理了近几年该课题组在液体薄层中的超声空化研究中的一些成果,力图揭示液体薄层内空泡、空化云、空化场的运动和分布规律,及其产生、发展和演化过程,以期对液体薄层中的超声空化行为有一个相对清晰和完整的认识。     

超声处理黑豆蛋白结构变化的拉曼光谱分析

探究了拉曼光谱应用于黑豆蛋白结构变化研究的可行性,研究了黑豆蛋白溶液在低频超声处理在不同超声强度、不同处理时间下的结构变化,并进行了热力学特性分析。低、中超声处理强度下TD的降低表明蛋白质分子的内部疏水作用被破坏,使黑豆蛋白不稳定的聚集体解聚为小分子可溶性聚集物,而在高超声处理强度下TD的增高表明聚集体重聚。拉曼光谱分析表明超声处理下除了E样品(300 W, 24 min)所有黑豆蛋白均发生了α-螺旋结构含量降低和β-折叠结构含量增高。聚集体的聚合/解聚导致黑豆蛋白二级结构的重组,尤其是β-折叠。超声处理使拉曼光谱在760 cm-1的色氨酸归属谱线强度降低表明超声处理使黑豆蛋白发生了部分的解折叠。超声处理下酪氨酸归属谱线强度变化不显著,表明超声处理并未显著改变黑豆蛋白酪氨酸的微环境。1 450 cm-1拉曼归属谱带随着超声处理强度和时间的增加而增大,但随着功率及处理时间的进一步增大此值有所降低。在超声处理下聚集体的形成使二硫键的g-g-t构型转变为t-g-t构型。尽管黑豆蛋白聚集体重组的机理仍有待研究,但拉曼光谱是一种研究超声处理黑豆蛋白结构变化的可行方法,也可为蛋白质结构研究提供一种新的研究思路。     

纵振驱动球面弯曲振动超声聚焦系统的聚焦特性*

为了将超声聚焦效应应用于工业加工中的冷却技术中,该文提出一种由夹心式换能器纵向振动驱动球面弯曲振动超声聚焦系统。基于基尔霍夫-亥姆霍兹声场理论分析了由换能器中心面纵向振动和球面弯曲振动组成的复合超声振动条件下的声场聚焦特性,并通过实验进行验证。研究结果表明,该聚焦系统具有显著的聚焦特性,球面弯曲振动将声能汇聚在声场焦区;当声场相位相同时,换能器中心面纵向振动和球面弯曲振动产生的声场在焦区发生叠加,可以进一步提高焦区声压;减小换能器中心面半径和球面曲率半径、增加球面开口半径可以增强复合超声振动的聚焦效果。     

利用声致发光成像技术的液体中超声场动态分布的实时测量方法

根据超声空化原理,运用声致发光成像技术测量超声在液体中的动态分布。利用高灵敏度的ICCD成像系统记录水在超声作用下的声致发光图像,并且分析了声致发光的分布和强度与作用超声的关系。结果表明,超声作用下的发光图像能够反映该作用超声在水中的分布情况,从而提出利用声致发光成像技术测量液体中超声场的分布是一种动态测量声场强度的新方法。     

超声波声孔效应中气泡动力学的研究

在超声快速制取组织细胞病理切片的过程中，发现激励信号对切片制取效果有明显的影响.为了掌握超声激励信号对组织细胞的影响规律，达到快速制取病理切片的最佳状态，从气泡空化模型入手，通过改变激励信号频率、声压、气泡初始半径和液体黏滞系数等参量，研究了声孔效应中气泡动力学激励机制.数值计算表明：空化泡振动随激励声压增强而升高，随液体黏滞系数增强而减弱；一定频率范围内空化泡振动能保持在膨胀、收缩和振荡的稳定空化状态，存在空化泡稳态振动的最佳激励频率；一定初始半径能保证空化泡产生稳定的振动，存在空化泡稳态振动幅度最大的初始半径.实际操作中，在频率、声压、初始半径和黏滞系数综合作用的若干空化阈内，声孔效应使超声快速法制取细胞组织切片获得最佳效果. 关键词： 声孔效应 超声空化 气泡振动 稳态空化域     

超声处理对ZnO薄膜光致发光特性的影响

对于结晶状态好的ZnO薄膜，测量了其光致发光(PL)光谱，发射光谱中只发现了峰值波长约389 nm的近紫外光.样品进行超声处理后，发射谱中不仅观察到近紫外峰，又观察到波长约508 nm的绿光峰.绿光峰的强度比近紫外光的强度强得多，且近紫外峰红移.进一步的热处理使绿光峰大大增强.超声处理改变了ZnO薄膜的质量和结晶状态，使晶格中产生氧空位.处理过程中的热效应使得薄膜晶格振动加剧.当晶格振动加剧到一定程度，晶格中的氧脱离格点形成氧空位.510 nm左右的绿色发光峰是ZnO晶体中的氧空位产生的.薄膜的温度越高， 关键词： ZnO薄膜 超声 光致发光     

CD-1超声手术刀在陕通过鉴定

由陕西师范大学应用声学研究所和西安医科大学第一附属医院合作研制的CD-1型超声手术刀1990年12月1日在西安由陕西省教育委员会主持通过了技术鉴定。CD-1型超声手术刀是一种接触式的超声刀。它是利用超声机械振动产生强大的瞬时加速度切割生物组织的新型医疗器械、切割时刀头上的温度并不很高。该器械由超声发生器和超声振动系统两部分组成。超声发生器体积小,重量轻,频率可调范围宽,工作稳定、超声振动系统由两级变辐杆组成,放大倍数大,所以刀头上的振幅大。变辐杆由抗疲劳耐腐蚀的高强度合金材料构成。重量轻,工作稳定。其样机的     

复合结构界面粘接强度的声-超声评价研究

基于Ritec-SNAP测量系统建立了声-超声技术实验系统,分析了在声-超声技术评价过程中用声信号的幅频特性及应力波因子表征复合结构界面粘接强度的可行性。用粘接层的固化过程模拟复合粘接板粘接强度的变化过程,以粘接层的固化时间作为粘接强度的间接表征参量,借助于已建立的实验系统对复合结构粘接强度的评价问题进行了实验研究。实验结果表明,应力波因子与反映界面粘接强度的粘接层固化时间呈单调对应关系,且不同固化时期的应力波因子存在明显的不同特性,表明用应力波因子评价复合结构的界面粘接强度具有可行性。     

“超声技术——功率超声及其应用”评介

功率超声是利用超声振动形式的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变,或使这种改变的过程加速的一门科学技术。与检测超声不同,功率超声是利用超声能量来对物质进行处理、加工,最常用的频率范围,是从几千赫到几十千赫,功率范围由几瓦到几万瓦。声能对物质的作用机制是功率超声较为独特的问题,也是一个比较复杂的问题,为此必须了解和究各种应用中的作用机理。     

管柱型近周期声子晶体点缺陷结构的大尺寸压电超声换能器

大尺寸压电超声换能器的耦合振动会导致其辐射面纵向位移振幅的平均值较小,振幅分布不均匀,严重影响系统的性能和可靠性.为了改善大尺寸超声振动系统性能,可利用二维孔/槽型近周期声子晶体结构对横向振动进行抑制,但在对横向振动抑制的同时,该结构会对换能器机械强度和工作带宽等性能参数造成不利的影响.针对这一问题,本文提出利用管柱型近周期声子晶体点缺陷结构对大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器进行优化的新思路.该方法不仅可以利用构造的固/气二维近周期声子晶体结构的点缺陷模式,获得极低的能量损耗,有效提高系统辐射面的纵向位移振幅和振幅分布均匀度;也可以利用管柱结构中的双环形孔增强声波的多重散射,使得换能器在管柱柱高较低的条件下产生禁带,在有效抑制横向振动的同时,大幅拓宽换能器系统的工作带宽,增强系统的稳定性和机械强度,降低加工成本.仿真结果证明了优化的有效性.