超聲�(xué)是聲�(xué)的一個重要分支或組成部分。它以研究超聲在各種物質(zhì)中產(chǎn)�、傳�、接收及與物�(zhì)的相互作用、產(chǎn)生的各種效應(yīng)和應(yīng)用為主要�(nèi)�。聲波屬于機械波,是機械振動在彈性媒�(zhì)中的傳播?,F(xiàn)代聲�(xué)已涵蓋了�10-4�1014Hz的頻率范�,相�(dāng)于從大約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��
一 超聲�(xué)
超聲�(xué)是聲�(xué)的一個重要分支或組成部分。它以研究超聲在各種物質(zhì)中產(chǎn)生、傳�、接收及與物�(zhì)的相互作�、產(chǎn)生的各種效應(yīng)和應(yīng)用為主要�(nèi)容。聲波屬于機械波,是機械振動在彈性媒�(zhì)中的傳播?,F(xiàn)代聲�(xué)已涵蓋了�10-4�1014Hz的頻率范�,相�(dāng)于從大約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�。這也意味著,�(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�(shù)�
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(xué)�,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(yīng),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—幾十千瓦范圍。脈沖波超聲可擴充為幾分毫瓦—幾兆瓦。相�(yīng)�,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米;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(xué)包含了從線性學(xué)到非線性聲�(xué)大跨度動�(tài)范圍豐富的研究內(nèi)容�
再從傳播媒質(zhì)而言,超聲在氣體、液體、固�、固熔體等物�(zhì)�,均能有效地傳播。而在這些媒質(zhì)�,不同頻�、功�、強度的超聲�,都具有其的傳播特性的傳播性及效應(yīng),因而也有其相應(yīng)的研究內(nèi)容及廣泛的應(yīng)用�
� 超聲波的空化效應(yīng)
高頻振蕩信號,通過超聲�換能��(zhuǎn)換成高頻機械振蕩(既超聲波)而傳播到介質(zhì)(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(fù)壓區(qū)�(chǎn)�、生長,而在正壓區(qū)迅速閉�,這種被稱為空化效�(yīng)�
在空化的基本效應(yīng)�,還有許多其他有趣的�(xiàn)象。如,從能量放大的角度來看,一個聲壓幅值為0.1MPa的超�,可在水中產(chǎn)生聲致發(fā)光,此壓力相�(yīng)于能量密度約�2.2J/cm3 ,或4×10-10eV/分子(eV為電子伏特單位,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�,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,在其閉合階段,會產(chǎn)生通過氣泡中心,泡壁,沖向界面的射�。同時也引起周圍液體的微沖流�
再從泡內(nèi)能量密度�,氣泡快速閉合到微米級小泡內(nèi),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)實驗。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�(yīng)率為1012�1013Rx/s�
還有,從降溫速度�,氣泡崩塌之�,泡�(nèi)“熱點”驟然冷�,冷卻速度�108 K/s。這相�(dāng)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�(dǎo)入皮�,超聲除氣,食品及化妝品�(diào)勻細(xì)化等�(yīng)用的物理基礎(chǔ)�
2.相互擴散。利用超聲振動及空化的壓�、高溫效�(yīng),促使兩種液�,兩種固體,或液-�、液-氣界面之�,發(fā)生分子的相互滲透,形成新的物質(zhì)屬�。金屬或塑料的超聲焊接,超聲乳化、清�、霧化可歸為此類作用�
3.均勻�??栈瘹馀蓍]合后�(chǎn)生的局部沖擊波,可粉碎液體中的顆粒,使其細(xì)�;使�(jié)晶均�;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(zhì)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�。煙道收塵、人工降雨可屬此��
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(nèi)的腎�(jié)石和膽結(jié)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(jié)合,實現(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�(shù)在被�(fā)�(xiàn)50多年后真正走向產(chǎn)�(yè)化應(yīng)��
在此基礎(chǔ)�,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(gòu)成一套功能的機電一體化中藥和天然產(chǎn)物提取設(shè)備�
連續(xù)逆流超聲提取�(shè)備通過配備公司�(fā)明的超聲裝置,在常、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)量,降低了能�,保證生�(chǎn)過程的安全性,避免了藥渣對�(huán)境的污染,是一套高�、節(jié)�、安�、環(huán)保的天然�(chǎn)物生�(chǎn)加工�(shè)�,廣泛應(yīng)用于使用各種溶劑從植物藥材中提取各種天然�(chǎn)物,特別是使用揮�(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(shè)備的推廣及應(yīng)用,必將極大地促進中藥和天然�(chǎn)物產(chǎn)�(yè)化和�(xiàn)代化建設(shè)
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