一种用于研究声致毛细效应的实验装置

摘要

本实用新型提出了一种用于研究声致毛细效应的实验装置，涉及声致毛细效应设备领域，包括干涉仪、工作台、支撑架、水槽、竖直设置的毛细管、超声波发生装置和安装组件，所述支撑架设于所述工作台上部，所述干涉仪设于所述支撑架，所述水槽设于所述工作台下方，所述毛细管的一端与所述干涉仪的工作端连接，所述毛细管的另一端位于所述水槽内部，所述超声波发生装置的工作端通过所述安装组件与所述水槽的下侧壁连接，本实用新型解决了现有的实验仪器在实验过程中精度较差，仿真度低，进而影响了研究实验数据精度的问题。

说明书

技术领域

本实用新型涉及声致毛细效应设备领域，具体而言，涉及一种用于研究声致毛细效应的实验装置。

背景技术

声致毛细效应，即在超声波作用下，毛细管中液体上升高度增加的现象，一直都是研究者关注的焦点，并由此延伸出了多种应用。已经表明，空化在声致毛细效应的产生过程中起着至关重要的作用。由于置于超声波场中的液体会被压缩而产生空化气泡簇，当空化气泡簇破碎时会产生压力脉冲，导致定向冲流，对毛细管端面施以力的作用，从而引起声致毛细效应，到目前为止，关于声致毛细效应的实验与仿真仍不完善，主要集中于频率80khz左右，间距为100微米-1000微米尺度范围内，且可调步长较大，管径也多在1mm以上。

现有的实验仪器在实验过程中精度较差，仿真度低，进而影响了研究实验数据的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，解决了现有的实验仪器在实验过程中精度较差，仿真度低，进而影响了研究实验数据精度的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种用于研究声致毛细效应的实验装置，包括干涉仪、工作台、支撑架、水槽、竖直设置的毛细管、超声波发生装置和安装组件，上述支撑架设于上述工作台上部，上述干涉仪设于上述支撑架，上述水槽设于上述工作台下方，上述毛细管的一端与上述干涉仪的工作端连接，上述毛细管的另一端位于上述水槽内部，上述超声波发生装置的工作端通过上述安装组件与上述水槽的下侧壁连接。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述安装组件包括磁吸板和与上述磁吸板磁吸配合的安装套，上述磁吸板设于上述水槽的下侧壁，上述超声波发生装置的工作端设于上述安装套内部并与上述磁吸板下侧壁抵接。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述安装套内部设有上小下大的安装槽。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述安装套外侧壁设有若干个开口槽，任意一个上述开口槽内部均设有与上述磁吸板配合的磁铁组件。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，任意一个上述磁铁组件包括旋转板和永磁体，上述旋转板的一端与其所在的上述开口槽转动连接，上述永磁体设于上述旋转板的上侧壁。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，任意一个上述磁铁组件还包括凸块，上述凸块设于上述旋转板的另一端。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述安装套的上侧壁设有台阶槽，上述台阶槽内部设有缓冲套。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述支撑架底部设有若干根可伸缩的支架腿。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述水槽的槽口处设有密封盖，上述密封盖、上述工作台和上述支撑架均设有用于让上述毛细管穿过的通孔。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，任意一个上述通孔内部均设有限位套。

本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本实施例中的一种用于研究声致毛细效应的实验装置，包括干涉仪、工作台、支撑架、水槽、竖直设置的毛细管、超声波发生装置和安装组件，上述支撑架设于上述工作台上部，上述干涉仪设于上述支撑架，上述水槽设于上述工作台下方，上述毛细管的一端与上述干涉仪的工作端连接，上述毛细管的另一端位于上述水槽内部，上述超声波发生装置的工作端通过上述安装组件与上述水槽的下侧壁连接。

本实用新型的使用方式：当研究人员需要使用本实验装置研究声致毛细效应时，可以先将液体加入到水槽内部，然后将超声波发生装置与外部电源连接并启动，超声波发生装置产生超声波进而带动水槽内部液面波动，然后调整水槽的位置，将毛细管的另一端位于波动最剧烈的位置处，然后通过干涉仪调整毛细管的上下位置，使得毛细管的另一端接近水槽的槽底，此时，毛细管内部的液面会产生明显的上升，待流出的液滴或液面高度稳定后开始记录数据，随后通过干涉仪调整毛细管另一端与水槽槽底的间距，得到不同间距下毛细管内部液面的高度数据；高度数据记录完毕后，撤去支撑架，然后根据干涉仪与水槽之间的间距重新选用长度合适的毛细管，然后重复上述步骤，此时，由于毛细管的长度缩短了，液体会沿着毛细管不断上升，并从毛细管上端流出，待流出的液滴稳定后，利用外部软管将液体导出，并读取一定时间内流出毛细管的液体总量，随后通过干涉仪调整毛细管另一端与水槽槽底的间距，得到不同间距下毛细管内部的流量数据，此外，为了得到更加全面的数据，可以通过更换不同内径的毛细管、不同频率的超声波发生装置以及调整液体的表面张力系数，然后重复上述两个指标的测试步骤，测得不同条件下，毛细管中液体的流量与上升高度指标，解决了现有的实验仪器在实验过程中精度较差，仿真度低，进而影响了研究实验数据精度的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型中一种用于研究声致毛细效应的实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型中水槽与安装组件的结构示意图。

图标：1-干涉仪，2-工作台，3-支撑架，4-水槽，5-毛细管，6-超声波发生装置，7-安装组件，71-磁吸板，72-安装套，721-安装槽，722-开口槽，723-磁铁组件，7231-旋转板，7232-永磁体，7233-凸块，724-台阶槽，725-缓冲套，8-密封盖，81-通孔，82-限位套。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

请参照图1和图2，本实施例提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，包括干涉仪1、工作台2、支撑架3、水槽4、竖直设置的毛细管5、超声波发生装置6和安装组件7，上述支撑架3设于上述工作台2上部，上述干涉仪1设于上述支撑架3，上述水槽4设于上述工作台2下方，上述毛细管5的一端与上述干涉仪1的工作端连接，上述毛细管5的另一端位于上述水槽4内部，上述超声波发生装置6的工作端通过上述安装组件7与上述水槽4的下侧壁连接。

在本实施例中：当研究人员需要使用本实验装置研究声致毛细效应时，可以先将液体加入到水槽4内部，然后将超声波发生装置6与外部电源连接并启动，超声波发生装置6产生超声波进而带动水槽4内部液面波动，然后调整水槽4的位置，将毛细管5的另一端位于波动最剧烈的位置处，然后通过干涉仪1调整毛细管5的上下位置，使得毛细管5的另一端接近水槽4的槽底，此时，毛细管5内部的液面会产生明显的上升，待流出的液滴或液面高度稳定后开始记录数据，随后通过干涉仪1调整毛细管5另一端与水槽4槽底的间距，得到不同间距下毛细管5内部液面的高度数据；高度数据记录完毕后，撤去支撑架3，然后根据干涉仪1与水槽4之间的间距重新选用长度合适的毛细管5，然后重复上述步骤，此时，由于毛细管5的长度缩短了，液体会沿着毛细管5不断上升，并从毛细管5上端流出，待流出的液滴稳定后，利用外部软管将液体导出，并读取一定时间内流出毛细管5的液体总量，随后通过干涉仪1调整毛细管5另一端与水槽4槽底的间距，得到不同间距下毛细管5内部的流量数据，此外，为了得到更加全面的数据，可以通过更换不同内径的毛细管5、不同频率的超声波发生装置6以及调整液体的表面张力系数，然后重复上述两个指标的测试步骤，测得不同条件下，毛细管5中液体的流量与上升高度指标，解决了现有的实验仪器在实验过程中精度较差，仿真度低，进而影响了研究实验数据精度的问题。

在本实施例的一些其他实施方式中，上述干涉仪1可以采用市售的迈克尔逊干涉仪1，上述干涉仪1底部设有仪器支架。

在本实施方式中：采用市售产品作为干涉仪1，成本低廉，性能可靠，可替换性强，可实现10微米步长的调距，获得更为细分的实验数据，仪器支架可以起到支撑效果，降低实验过程中干涉仪1发生滑动的概率，增加实验数据的精确性和可靠性。

实施例2

请参照图1和图2，本实施例基于实施例1之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与实施例1的区别在于：上述安装组件7包括磁吸板71和与上述磁吸板71磁吸配合的安装套72，上述磁吸板71设于上述水槽4的下侧壁，上述超声波发生装置6的工作端设于上述安装套72内部并与上述磁吸板71下侧壁抵接。

在本实施例中：安装组件7包括磁吸板71和与磁吸板71磁吸配合的安装套72，磁吸板71可以采用市售的不锈钢材料制成，安装套72可以采用市售的永磁体7232制成，磁吸板71设于水槽4的下侧壁，超声波发生装置6的工作端设于安装套72内部并与磁吸板71下侧壁抵接，利用磁吸效应，方便快捷的将超声波发生装置6的工作端固定到磁吸板71下侧壁，一方面便于实验人员调整超声波发生装置6的工作端的位置，进而无需移动水槽4，便能将毛细管5的另一端调整到波动最剧烈处，另一方面，还能降低超声波的传导损耗。

实施例3

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：上述安装套72内部设有上小下大的安装槽721。

在本实施例中：安装套72内部设有上小下大的安装槽721，有效降低实验过程中，超声波发生装置6的工作端从安装槽721内部滑脱的概率。

实施例4

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：上述安装套72外侧壁设有若干个开口槽722，任意一个上述开口槽722内部均设有与上述磁吸板71配合的磁铁组件723。

在本实施例中：安装套72外侧壁设有若干个开口槽722，任意一个开口槽722内部均设有与磁吸板71配合的磁铁组件723，开口槽722可以增加磁铁组件723与安装套72之间的集成度，降低安装套72的空间体积，便于收纳，多个磁铁组件723可以起到受力均匀的作用，提升吸附和固定效果，磁铁组件723可以与磁吸板71配合，从而配合安装套72，将超声波发生装置6的工作端固定到磁吸板71的下侧壁。

实施例5

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：任意一个上述磁铁组件723包括旋转板7231和永磁体7232，上述旋转板7231的一端与其所在的上述开口槽722转动连接，上述永磁体7232设于上述旋转板7231的上侧壁。

在本实施例中：任意一个磁铁组件723包括旋转板7231和永磁体7232，旋转板7231的一端与其所在的开口槽722转动连接，永磁体7232设于旋转板7231的上侧壁，便于实验人员转动旋转板7231，进而调整永磁体7232与磁吸板71之间的间距，当实验人员需要调整超声波发生装置6的工作端位置时，可以转动旋转板7231，将永磁体7232与磁吸板71分离，此时，永磁体7232与磁吸板71之间的磁力缩小，实验人员可以方便的调整超声波发生装置6的工作端位置，调整完毕后，实验人员可以转动旋转板7231，将永磁体7232与磁吸板71重新吸附起来，实现对超声波发生装置6的工作端位置的固定，上述永磁体7232可以采用市售任意一种磁铁。

实施例6

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：任意一个上述磁铁组件723还包括凸块7233，上述凸块7233设于上述旋转板7231的另一端。

在本实施例中：任意一个磁铁组件723还包括凸块7233，凸块7233设于旋转板7231的另一端，凸块7233可以起到着力点的作用，便于实验人员转动旋转板7231，从而将永磁体7232与磁吸板71分离。

实施例7

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：上述安装套72的上侧壁设有台阶槽724，上述台阶槽724内部设有缓冲套725。

在本实施例中：安装套72的上侧壁设有台阶槽724，台阶槽724可以为缓冲套725提供安装和支撑的平台，台阶槽724内部设有缓冲套725，能够起到缓冲效果，吸收超声波发生装置6的工作端传导到安装套72的振动，从而保证安装套72对超声波发生装置6的工作端的安装和固定效果，进而降低超声波的传导损耗。

实施例8

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：上述支撑架3底部设有若干根可伸缩的支架腿。

在本实施例中：支撑架3底部设有若干根可伸缩的支架腿，免去了实验人员在实验过程中反复安装和拆除支撑架3的步骤，上述支架腿可以采用市售的伸缩杆。

实施例9

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：上述水槽4的槽口处设有密封盖8，上述密封盖8、上述工作台2和上述支撑架3均设有用于让上述毛细管5穿过的通孔81。

在本实施例中：水槽4的槽口处设有密封盖8，可以避免外部杂质进入到水槽4内部，进而影响水槽4内部液体的表面张力系数，从而影响实验数据，密封盖8、工作台2和支撑架3均设有用于让毛细管5穿过的通孔81，可以起到对毛细管5的导向作用，还能对毛细管5起到支撑作用，降低超声波发生装置6的工作端振动对毛细管5的影响，从而提升实验数据的精度和可靠度。

实施例10

请参照图1和图2，本实施例基于上述任意一个实施例之上，提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，与上述任意一个实施例的区别在于：任意一个上述通孔81内部均设有限位套82。

在本实施例中：任意一个通孔81内部均设有限位套82，可以配合通孔81进一步对毛细管5起到限位作用，降低超声波发生装置6的工作端振动对毛细管5的影响，从而提升实验数据的精度和可靠度。

综上，本实用新型的实施例提供一种用于研究声致毛细效应的实验装置，其至少具有以下有益效果：

一种用于研究声致毛细效应的实验装置，包括干涉仪1、工作台2、支撑架3、水槽4、竖直设置的毛细管5、超声波发生装置6和安装组件7，上述支撑架3设于上述工作台2上部，上述干涉仪1设于上述支撑架3，上述水槽4设于上述工作台2下方，上述毛细管5的一端与上述干涉仪1的工作端连接，上述毛细管5的另一端位于上述水槽4内部，上述超声波发生装置6的工作端通过上述安装组件7与上述水槽4的下侧壁连接。

当研究人员需要使用本实验装置研究声致毛细效应时，可以先将液体加入到水槽4内部，然后将超声波发生装置6与外部电源连接并启动，超声波发生装置6产生超声波进而带动水槽4内部液面波动，然后调整水槽4的位置，将毛细管5的另一端位于波动最剧烈的位置处，然后通过干涉仪1调整毛细管5的上下位置，使得毛细管5的另一端接近水槽4的槽底，此时，毛细管5内部的液面会产生明显的上升，待流出的液滴或液面高度稳定后开始记录数据，随后通过干涉仪1调整毛细管5另一端与水槽4槽底的间距，得到不同间距下毛细管5内部液面的高度数据；高度数据记录完毕后，撤去支撑架3，然后根据干涉仪1与水槽4之间的间距重新选用长度合适的毛细管5，然后重复上述步骤，此时，由于毛细管5的长度缩短了，液体会沿着毛细管5不断上升，并从毛细管5上端流出，待流出的液滴稳定后，利用外部软管将液体导出，并读取一定时间内流出毛细管5的液体总量，随后通过干涉仪1调整毛细管5另一端与水槽4槽底的间距，得到不同间距下毛细管5内部的流量数据，此外，为了得到更加全面的数据，可以通过更换不同内径的毛细管5、不同频率的超声波发生装置6以及调整液体的表面张力系数，然后重复上述两个指标的测试步骤，测得不同条件下，毛细管5中液体的流量与上升高度指标，解决了现有的实验仪器在实验过程中精度较差，仿真度低，进而影响了研究实验数据精度的问题。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。