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网格对超声清洗槽内声场的影响

王秋萍  
【摘要】:超声清洗是功率超声应用中最为广泛的一种,它具有清洗速度快、清洗质量高、成本低且易实现自动化等优点。超声清洗的物理机制是超声空化、冲击波、微声流以及清洗液本身的振动效应,而空化作用被认为是超声清洗的主要物理机制。超声空化的强弱与声学参数(诸如声强、频率等)和清洗液的物理化学性质(诸如清洗剂的去污能力、表面张力、蒸汽压、黏度等)有关,要达到良好的清洗效果,必须要选择适当的清洗液和声学参数。除此之外,超声清洗槽内的声场分布以及盛放被清洗物件的网篮对清洗效果的影响也是非常关键的因素。清洗槽内的声场分布比较复杂,它直接受到辐射声源的布阵方式和反射面的影响。被清洗物件一般不直接放置在超声清洗槽内,而是悬挂于专用的支架上悬于清洗液中或放置在专用的清洗网篮里。这样一则使被清洗物不直接压在清洗槽底而抑制超声波的辐射;二则可以保护超声清洗槽底面不被尖利的清洗物件划伤而由于超声空化腐蚀缩短其寿命;三则有利于被清洗物的取放而使操作人员不必在每次清洗中将手伸入清洗液中。显然,被清洗物悬挂于清洗液中最为理想,而网篮则会影响声波在清洗液中的传播,使超声能量有大小不同程度的减弱。然而对单个体积较大的被清洗物件的清洗用悬挂的方法比较经济适用,但对成批量的被清洗物件,尤其是碎小零部件的清洗则适于用网篮盛放。鉴于此,本文在分析活塞声源辐射声场特性的基础上,从理论和实验两方面入手研究了实验中所用清洗槽内的声压分布特性以及网篮对超声清洗槽内声场的影响,这对使用清洗网篮的超声清洗具有重要的意义。 论文的主要研究内容以及得出的主要结论如下: (1) 对单个圆形活塞声源的辐射声场特性进行了分析,推导了组合活塞声源的辐射声场,得出了其远场辐射声压幅值与距离γ成反比,且与θ和ψ有关,说明声压出现指向性。 (2) 设计并制作了简易水听器,分析和测试了水听器的各项性能。 (3) 从一维平面波理论入手分析了超声清洗槽内的声场分布特性,用水听器法和染色法测量了清洗槽内的声场分布。结果表明,清洗槽内液面水平方向上的声


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