变液面法改善超声清洗效果的研究

摘要

超声清洗是功率超声的重要应用之一，它具有清洗速度快、质量高、成本低及易于实现自动化等优点，因此被广泛应用于日常生活、电子业、制药业、实验室、机械业、金属工业、化学工业等诸多领域。目前，超声清洗通常是将一组纵向振动换能器以阵列方式粘接在平底式清洗槽的底部，通过槽底向槽内清洗液中辐射声波，由于液面反射会在槽中沿高度方向形成驻波声场，这样处在波节附近的工件就得不到有效清洗，形成清洗盲区。因此，改善清洗场分布的均匀性，消除清洗盲区，使工件得到均匀清洗一直是人们努力追求的技术目标。 本文在目前改善超声清洗场均匀性研究的基础上，提出在一个半波长行程中通过多次改变液面高度，以实现对物件的“扫描”式清洗，达到均匀清洗的目的。据此，本文主要开展了以下几方面工作： 1.利用声波传播及反射理论分析了驻波场的形成及其特点，论证了变液面法改善超声清洗效果的可行性，并用铝箔腐蚀法实验验证了变液面法的超声清洗效果。 2.利用单片机实现对超声波清洗系统的自动控制，通过程序设定清洗时间及清洗液面的升降次数，实现清洗过程自动化。 3.液面高度的变化会引起换能器负载阻抗的变化，从而引起系统共振频率的变化。本文从理论和实验两方面研究了液面高度的变化对换能器负载及共振频率的影响。 4.利用水听器对清洗槽内水平及垂直方向的声压分布进行了测量，同时对同一位置在不同液面高度时的声压进行了测量，并对超声清洗场中的声压分布进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2超声清洗技术的特点及应用

1.2.1超声清洗的特点

1.2.2超声清洗的应用

1.3影响超声清洗的因素

1.4超声清洗技术现状及本文研究内容

2超声清洗的相关理论

2.1超声清洗的主要设备

2.1.1超声频电功率源

2.1.2超声换能器

2.1.3清洗槽

2.2超声清洗原理

2.3超声空化理论

2.3.1空化阈

2.3.2空化核

2.3.3空化气泡的运动

2.3.4.空化的基本效应

2.4超声空化场的测量方法

2.4.1直接测量的方法

2.4.2 间接测量的方法

3变液面改善超声清洗效果研究

3.1驻波场的形成

3.2实验

3.3液面高度自动控制的实现

3.4结论

4液面高度变化对换能器负载的影响

4.1换能器的辐射阻抗

4.2换能器的共振频率方程

4.3液面高度变化对换能器共振频率的影响

5液面高度变化对声场的影响

5.1声场分布的一维近似理论

5.2实验

5.3总结

6总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研成果