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专利名称：一种超声空化反应测量装置及基于时差法的测量方法
技术领域：
本发明属于超声检测及分析技术领域，涉及一种通过测量超声传播时间差来测量超声空化强弱变化的方法。
背景技术：
超声波的空化效应是指向液体中辐射声波时，在一定压强下液体中出现的微小气泡随着声压的变化做脉动、振荡，或伴随有生长、收缩以致破灭的现象。液体声空化的过程是集中声场能量并迅速释放且最终高速度崩裂的动力学过程。空化的产生过程发生时间极短(在数纳秒ns至微秒μ s之间)，气泡内的气体受压后急剧升温，在其周期性震荡特别是崩溃过程中，会产生瞬态的极大的高温、高压，并使气泡内气体和液体界面的介质裂解。对于超声空化效应的测量，传统的方法是通过一系列的物理、化学方法对空化效应进行测量，如物理上的次谐波法，化学的碘释放及电学法。随着科技的发展，出现了使用高速摄影与三维全息技术，形象地揭示与研究超声空化过程的方法。(1)电学方法检测声空化通常情况下，氮气与氧气是不发生化学反应的，但空化过程可以使溶于水中的氧气与氮气发生反应，形成NO，NO被氧化生成Ν02，Ν02与水发生反应生成硝酸和亚硝酸，反应
如下
权利要求
1.一种超声空化反应测量装置，其特征是，包括盛放反应液体的反应容器，与所述反应容器紧密结合并驱动反应容器内液体发生空化效应的超声换能器，嵌于所述反应容器的器壁中的检测换能器，信号发生装置发出的信号经功率放大装置后驱动所述超声换能器，另一信号发生装置发出的信号驱动所述检测换能器，超声传播时间差测量装置采集读取检测换能器的信息。
2.根据权利要求1所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述检测换能器包括发射换能器和接收换能器，发射换能器和接收换能器相对地嵌于反应容器的器壁中，其间距为检测信号的传播距离L。
3.根据权利要求2所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述另一信号发生装置发出的信号驱动所述发射换能器。
4.根据权利要求2所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述超声传播时间差测量装置分别与所述接收换能器端、所述发射换能器端连接。
5.根据权利要求4所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述发射换能器经滤波装置与所述超声传播时间差测量装置连接。
6.根据权利要求1所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述反应容器浸于一冷却装置中，冷却装置中的液面高于所述反应容器口。
7.根据权利要求1所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述超声传播时间差测量装置包括数字示波器。
8.一种基于时差法的超声空化效应测量方法，其特征是，用超声传播时间表征空化效应，以不同声强下测得的超声传播时间与未加超声时的传播时间之差At作为时差测量信号。
9.根据权利要求书7中所述的基于时差法的超声空化效应测量方法，其特征是，测量步骤为(1)向反应容器中加入适量的液体，并将整个超声换能器置于液体中；(2)信号发生装置产生的信号经功率放大器放大后驱动超声换能器；(3)用另一个信号发生装置产生另一个频率的波形信号驱动发射换能器；(4)每个声功率加到超声换能器上使空化效应达到稳定后，间隔一定时间在水温未发生变化之前快速测量数组数据；(5)用超声传播时间差测量装置采集并获取测量的数据，计算其平均传播时间；(6)维持测量条件不变，改变功率放大器输出功率，重复测量步骤(1)- ),测定不同功率下超声的传播时间t ；(7)计算得出不同声功率下的超声的传播时间与未空化时的传播时间差即时差测量信号At。
10.根据权利要求书8或9中所述的基于时差法的超声空化效应测量方法，其特征是， 时差测量信号△ t与液体中所含微量气体的浓度χ存在以下关系
全文摘要
本发明涉及一种利用时差法测量超声空化效应强度的方法，通过检测超声作用过程中液体内部空化泡的浓度变化来确定超声空化强度。用超声传播时间表征空化效应，采用无超声作用与有超声作用进行对比，以不同声强下测得的超声传播时间与未加超声时的传播时间之差作为时差测量信号，测量其声传播时间差的变化即可定性检测出声空化效应强弱的变化。本发明公开的超声空化反应及测量装置，设备简单，易于实现，成本较低；使用此装置按照基于时间差的超声空化效应的测量方法进行测量，过程简单，得到的测量结果具有较高的精度。
文档编号G01H17/00GK102175308SQ201110050200
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者刘昌伟, 刘静, 曾晓阳, 朱昌平, 葛蕤, 贾正平, 韩庆邦 申请人:河海大学常州校区