超聲學是聲學的一個重要分支或組成部分。它以研究超聲在各種物質中產(chǎn)生、傳�、接收及與物質的相互作用、產(chǎn)生的各種效應和應用為主要內容。聲波屬于機械波,是機械振動在彈性媒質中的傳�?,F(xiàn)代聲學已涵蓋了從10-4�1014Hz的頻率范�,相當于從大�3小時振動一次的次聲到波長短于固體中原子間距的分子熱振動,即跨越�1018 量級的寬廣頻段�
一 超聲�
超聲學是聲學的一個重要分支或組成部分。它以研究超聲在各種物質中產(chǎn)�、傳�、接收及與物質的相互作用、產(chǎn)生的各種效應和應用為主要內容。聲波屬于機械波,是機械振動在彈性媒質中的傳�?,F(xiàn)代聲學已涵蓋了從10-4�1014Hz的頻率范�,相當于從大�3小時振動一次的次聲到波長短于固體中原子間距的分子熱振動,即跨越�1018 量級的寬廣頻段。這也意味�,現(xiàn)�,人們已�(jīng)掌握了幾乎任意頻率聲波產(chǎn)生與測量研究的近代技��
從頻率范圍而言,超聲是指頻率高于可聽聲頻率范圍的聲。根�(jù)對人耳的�(tǒng)計規(guī)�,在聲學�,規(guī)定可聽聲的頻率上限為2×104Hz。因而概括地說,超聲是頻率高�20KHz.的聲�。若再具體一點說,超聲頻段中,頻率高�108 Hz的超聲稱為特超聲。特別是其中108 �1012 Hz頻段,因與電磁波譜中的微波頻段相對應,故又稱為微波超��
從功率范圍而言,連續(xù)波超聲一般在毫瓦—幾十千瓦范�。脈沖波超聲可擴充為幾分毫瓦—幾兆瓦。相應地,從聲強角度�,聚焦連續(xù)波超聲在液體中,因受空化的限�,上限約可達幾十千瓦每平方厘�;而聚焦脈沖超聲在焦斑中心,甚至可達幾十兆瓦每平方厘米。顯�,超聲學包含了從線性學到非線性聲學大跨度動態(tài)范圍豐富的研究內容�
再從傳播媒質而言,超聲在氣體、液�、固�、固熔體等物質中,均能有效地傳播。而在這些媒質�,不同頻�、功�、強度的超聲波,都具有其的傳播特性的傳播性及效應,因而也有其相應的研究內容及廣泛的應��
� 超聲波的空化效應
高頻振蕩信號,通過超聲�換能�轉換成高頻機械振蕩(既超聲波)而傳播到介質(既清洗液)�,超聲波在清洗液中的輻射,使液體振動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡,這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負壓區(qū)�(chǎn)�、生長,而在正壓區(qū)迅速閉�,這種被稱為空化效��
在空化的基本效應中,還有許多其他有趣的現(xiàn)�。如,從能量放大的角度來�,一個聲壓幅值為0.1MPa的超�,可在水中產(chǎn)生聲致發(fā)�,此壓力相應于能量密度約�2.2J/cm3 ,或4×10-10eV/分子(eV為電子伏特單��1eV=1.6021892×10-19J�。而近證明,伴隨聲�(fā)光的光子具有6eV的能量。故聲波�(chǎn)生發(fā)光的能量放大近似�1.5×1010。作為對比,考慮一個熱能中子引起可分裂同位素鈾的情�,中子具有約0.025eV的能�,它引起裂變釋放能量約為200MeV,則其能量放大能力僅�0.8×1010�
又如,一個在剛性界面作形變振動的氣泡,實驗表明,在其閉合階�,會�(chǎn)生通過氣泡中心,泡�,沖向界面的射流。同時也引起周圍液體的微沖流�
再從泡內能量密度�,氣泡快速閉合到微米級小泡內,其密集度可1012。近美國 Los Alamos 國家實驗室進行空化和微聚變(Micro-Fusion)實�。在重水(D2O)中,伴隨超聲空化有異常�(fā)熱并�(chǎn)生了3He�4He核粉�。反應率�1012�1013Rx/s�
還有,從降溫速度看,氣泡崩塌之后,泡內“熱點”驟然冷�,冷卻速度�108 K/s。這相當于金屬熔漿放入液氮的急劇冷卻速率�
� 超聲波的機械作用
1.機械攪拌。超聲的高頻振動及輻射壓力可在氣、液體中形成有效的攪動與流動??栈瘹馀菡駝訉腆w表面�(chǎn)生的強烈射流及局部微沖流,均能顯著減弱液體的表面張力及磨擦力,并破壞�-液界面的附面�,因而達到普通低頻機械攪動達不到的效�。這一作用是藥物透入,美容品導入皮膚,超聲除氣,食品及化妝品調勻細化等應用的物理基礎�
2.相互擴散。利用超聲振動及空化的壓力、高溫效�,促使兩種液�,兩種固�,或�-�、液-氣界面之間,�(fā)生分子的相互滲�,形成新的物質屬�。金屬或塑料的超聲焊�,超聲乳化、清�、霧化可歸為此類作用�
3.均勻�。空化氣泡閉合后�(chǎn)生的局部沖擊波,可粉碎液體中的顆粒,使其細�;使結晶均勻;將較大、不均勻乳滴分散為微小均勻藥劑(如醫(yī)用造影�、治癌藥劑等);甚至可包括消溶血栓等作用�
4.凝聚作用。超聲振動可使氣、液媒質中懸浮粒子以不同速度運動,增加相碰撞機會;或利用駐波使它們趨于波腹處,從而發(fā)生凝聚過程。煙道收�、人工降雨可屬此類�
5.機械切削作用。因超聲振動加速度甚大,加上空化的聲腐蝕作�,可對硬脆材料(寶石、陶瓷、玻�、磁鋼等)進行特形精密加工�
6.機械粉碎作用。利用高強度超聲脈沖,可以粉碎人體內的腎結石和膽結石而不損傷軟組��
� 超聲波提取機
濟寧金百特工程機械有限公司歷時八年發(fā)明創(chuàng)造出一種超聲提取管�,并成功地和公司出的管道式提取器相結�,實�(xiàn)了植物有效成分的連續(xù)逆流超聲提取,使超聲提取這一技術在被發(fā)�(xiàn)50多年后真正走向產(chǎn)�(yè)化應��
在此基礎�,公司不斷完善配套系�(tǒng),開�(fā)出藥材物料輸送及控制系統(tǒng)、提取溶媒流量及溫度控制系統(tǒng)、藥渣擠干及烘干處理系統(tǒng)、提取藥液渣液分離系�(tǒng)、提取管段攪拌系�(tǒng)、提取管段加熱保溫系�(tǒng)、在線清洗(WIP)系�(tǒng)、集中電氣操作控制等系統(tǒng),構成一套功能的機電一體化中藥和天然產(chǎn)物提取設��
連續(xù)逆流超聲提取設備通過配備公司�(fā)明的超聲裝置,在�、低溫條件下,提取時間縮短至20�40分鐘,確保了連續(xù)化作�(yè)及動�(tài)逆流提取,提高了生產(chǎn)效率,減少了溶劑用量,降低了提取溫度,保證了�(chǎn)�,降低了能耗,保證生產(chǎn)過程的安全�,避免了藥渣對環(huán)境的污染,是一套高�、節(jié)能、安�、環(huán)保的天然�(chǎn)物生�(chǎn)加工設備,廣泛應用于使用各種溶劑從植物藥材中提取各種天然�(chǎn)�,特別是使用揮發(fā)性有機溶劑的提取,以及較大規(guī)模單味藥材的提取。此套設備的推廣及應�,必將極大地促進中藥和天然�(chǎn)物產(chǎn)�(yè)化和�(xiàn)代化建設
維庫電子�,電子知識,一查百��
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