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1、(10)申请公布号 CN 102794145 A (43)申请公布日 2012.11.28 C N 1 0 2 7 9 4 1 4 5 A *CN102794145A* (21)申请号 201210244609.4 (22)申请日 2012.07.13 B01J 19/10(2006.01) (71)申请人中国科学院声学研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路21 号 (72)发明人徐德龙 应崇福 邓京军 李超 白立新 (74)专利代理机构北京亿腾知识产权代理事务 所 11309 代理人陈霁 (54) 发明名称 声空化装置 (57) 摘要 本发明实施例提供了一种声空化装置。所述 装置。
2、包括：一个容器，用于盛液体；两个轴向在一 条直线上相对放置的压电换能器声源；一个声源 发生器，用于调整声源的频率、位置以及相位中的 一个或多个参数。本发明实施例在远离声源表面 的广大区域内产生强空化，在声源表面的区域内 不产生强空化，实现的声空化空间分布的控制。解 决了现有声空化主要产生在声源表面，不能在大 规模液体中产生的问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种声空化装置，其特征在于，所述装置包括： 一个容器，用于盛液体； 两个轴向。
3、在一条直线上相对放置的压电换能器声源； 一个声源发生器，用于调整声源的频率、位置以及相位中的一个或多个参数； 所述的声源发生器与所述压电换能器声源相连。 2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一个容器，用于盛液体，具体包括：一个 容器，用于盛满液体。 3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述容器是矩形容器、圆柱形容器或锥 形容器。 4.如权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述压电换能器声源是圆柱形压电 换能器声源、锥形压电换能器声源、立方体形压电换能器声源或长方体形压电换能器声源。 权 利 要 求 书CN 102794145 A 1/3页 3 声空化装置 技术领域 000。
4、1 本发明涉及声空化领域，特别涉及一种声空化装置。 背景技术 0002 化学家们在研究中发现，对产生化学反应的溶液施加声场时，可以测量到化学反 应的速率的增加，化学产物产量的增多，化学反应条件的降低，甚至能得到新的化学产物。 正是由于超声在液体的处理，在很大一个领域，在实验室里表现不凡，以至于兴盛一个独立 的学科分支，称为声化学。声化学和声处理在超声学中占据很重要的位置，迄今为止，已被 应用到相当多的领域，例如食品、纳米材料合成、制药、化学等。 0003 但声化学或声处理在实验室中取得的成千上万的科研成果却极少转化为生产力， 液体中的声处理在实际生活中没有受到应有的重视。应崇福在2005年开展。
5、实用化工作并 指出导致这一现象的原因部分是因为没有在大范围产生声空化。 0004 图1是直径120mm，频率20.7kHz变幅杆输入声强不同时的锥状空化气泡示意图。 其中(a)声强1.8W/cm 2 ,(b)声强3.5W/cm 2 ,(c)声强5.3W/cm 2 ,(d)声强8.2W/cm 2 。超声变 幅杆功率声强加到8W/cm 2 以后，在变幅杆的浸入水中的顶端形成锥状的空化气泡，此后，随 着变幅杆声强的增大，气泡主要形成在变幅杆顶端的附近，最后形成所谓的“空化屏蔽”。这 时增加的声能不能有效地输入液体中并在液体的广大范围内产生空化。 0005 因此，单纯地加大功率，简单地“放大”现有的声。
6、处理装置及其声功率未必能得到 所期望的结果。另外，很大声功率的输入以及很大功率的电声换能设备成本高、维护难、不 利于节能。 发明内容 0006 为了解决上述问题，本发明实施例提出声空化装置。所述装置包括：一个容器，用 于盛液体；两个轴向在一条直线上相对放置的压电换能器声源；一个声源发生器，用于调 整声源的频率、位置、相位中的一个或多个参数。所述的声源发生器与所述压电换能器声源 相连。 0007 本发明实施例在远离声源表面的广大区域内产生强空化，在声源表面的区域内不 产生强空化，实现对于声空化空间分布的控制。解决了现有声空化主要产生在声源表面，不 能在大规模液体中产生的问题。 附图说明 0008。
7、 图1为现有技术中的直径120mm，频率20.7kHz变幅杆输入声强不同时的锥状空化 气泡示意图； 0009 图2为本发明实施例的声空化装置示意图； 0010 图3为本发明实施例的单、双源作用时水听器测量的最小压力值和距离d的关系 曲线对比示意图； 说 明 书CN 102794145 A 2/3页 4 0011 图4为本发明实施例的单双源作用时，碘释放法与水听器法测量结果对比示意 图； 0012 图5为直径5cm铝箔在单、双源声场作用下五次失重百分比与位置关系示意图。 具体实施方式 0013 在实验室的试验中，在小规模的试验中，人们用声波在液体中能产生的够数量的、 适合品种的声空化，得到比较明。
8、显的声处理效果。但当进行大规模的试验时，人们往往沿用 小规模时所用的声源方式，单纯加大声功率，加大液体流量，最终发现：这种简单的放大声 功率的办法，并不能起到成比例放大的空化效果。 0014 在这条思路受到现有声学技术限制的前提下，本方案考虑另一途径，即从声处理 的机理入手来解决这一问题。液体内的声处理，在一般情况下，声并不是主要的直接作用机 理，只是间接手段，而声空化才是声处理的机理。那么应该和有可能“巧”用声场特性和其 他手段来保证直接作用机理声空化的高效发挥，而不是只简单地放大声功率，即声空 化空间分布的优化控制。 0015 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。 0016 图。
9、2为本发明实施例的一种声空化装置示意图。如图2所示，所述声空化装置包 括：一个容器，用于盛液体；两个轴向在一条直线上相对放置的压电换能器声源T1、T2；一 个声源发生器，用于调整声源的频率、位置以及相位中的一个或多个参数。所述的声源发生 器与所述压电换能器声源相连。其中，基频率主要是通过声源最初设计时确定，在基频率基 础上的频率的调整是通过声源中的扫频信号源实现的。声源位置的调整是通过坐标仪或导 轨实现的。相位的调整是通过声源电路中的信号延迟设计实现。 0017 要说明的是，为顺利进行声空化，所述液体的量应至少能够将所述声源T1、T2全 部浸没。 0018 优选地，所述一个容器，用于盛液体，具。
10、体包括：一个容器，用于盛满液体。 0019 优选地，所述容器是矩形容器。当然，所述容器也可以是其它形状的容器，比如圆 柱形容器、锥形容器等，在此不做限定。 0020 优选地，所述压电换能器声源是圆柱形压电换能器声源。当然，所述压电换能器声 源的形状也可以是其它形状，比如锥形、立方体形、长方体形等，在此不做限定。 0021 图3为本发明实施例的单、双源作用时水听器测量的最小压力值和距离d的关系 曲线对比示意图。如图3所示，用水听器沿T1、T2的轴向方向自T1到T2方向移动进行声 场的测量，水听器中心距T1的距离是d，d大于等于1cm、小于等于7cm。移动的间距是1cm。 T1单独工作时和T1、T。
11、2一起工作时电源输入的总电功率是相同的。取水听器测量的声压 最小值（最大负压）作为测量的实验数据。 0022 单个换能器工作时，随着水听器到换能器T1距离的增大，测得的声压信号最小值 幅度（绝对值）降低，这一点当输入电功率较大时更明显一些。在靠近不工作的T2时，测得 的声压幅度略有增大，这可能是由于T2反射引起的。 0023 两个换能器工作时，水听器在换能器T1和T2的表面附近测得的声压信号最小值 幅度（绝对值）较低，在换能器T1和T2的中间区域测得的声压信号幅度较高，这一点也是在 声源输入的总电功率较大时更明显一些。从图3中可看出两个换能器同时工作时，声压在 说 明 书CN 10279414。
12、5 A 3/3页 5 空间上的分布比单个换能器工作时更均匀。图3的测量数据是水听器重复测量两次后的算 出的平均值。 0024 图4为本发明实施例的单双源作用时，碘释放法与水听器法测量结果对比示意 图。从图4可以看出，碘释放法的测量结果与水听器法在趋势上具有一致性、单个换能器工 作时，在这个换能器的附近碘的释放量多（空化作用强），随着离开换能器距离的增大碘的 释放量迅速减少（空化作用迅速减弱）；而在两个换能器同时工作时，在两个换能器的附近 处碘的释放量少（空化作用弱），在两个换能器的中间的区域，碘的释放两明显加强（空化作 用强）。从这一点上看，实现了本方案的实验预期。 0025 图5为直径5cm。
13、铝箔在单、双源声场作用下五次失重百分比与位置关系示意图； 也即图5展示了直径5cm铝箔五次实验的结果。从图5中可以看出，在单声源作用时，铝箔 在靠近工作声源附近时铝箔的失去的重量大，随着铝箔远离声源，失重百分比迅速降低；在 双声源同时作用时，在两个声源附近铝箔的失重百分比低于两个声源中间区域的失重百分 比。这也实现了“空化空间分布的优化”。 0026 本发明实施例在远离声源表面的广大区域内产生强空化，在声源表面的区域内不 产生强空化，实现了对于声空化空间分布的控制。解决了现有声空化主要产生在声源表面， 不能在大规模液体中产生的问题。 0027 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102794145 A 1/3页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102794145 A 2/3页 7 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102794145 A 3/3页 8 图5 说 明 书 附 图CN 102794145 A 。