超聲波流量計探頭及換能器原理 四十五
四.超聲波在液體中空化現象的利用
超聲波在液體介質中傳播時,在一定的聲強下,由于高頻振動有負壓產生,會使液體中產生大量的小氣泡(微細間隙-空化腔)。這些小氣泡隨聲振動而強烈生長,最終會達到更強烈的閉合(破裂或稱崩潰)。在氣泡破裂的瞬間,會產生極大的聲沖擊力(局部瞬態高壓脈沖)作用,其壓力可從數個大氣壓甚至達到數百個大氣壓,這種現象稱為超聲波在液體中的空化現象。我們吹肥皂泡,肥皂泡在臉附近破裂時,臉上會感受到一股沖擊力,即與上述的空化現象相似。
空化現象能對液體中各種物理、化學反應或作用過程產生影響,因此可以利用這種現象,把強功率超聲波引入到液體介質中去,即能獲得許多應用,如:1.超聲波清洗:利用超聲波的振動攪拌作用和空化現象,能使被清洗物體上的污染物被迅速徹底地清除,也包括去除工件上的毛刺等,特別是對形狀復雜而且有縫隙存在的器件,如工業零件、電器零件、機械式手表、餐具、醫療器械等,用一般的清洗方法是難以奏效的,而超聲波清洗就顯示了它的優越性,此外,超聲波空化現象還具有殺菌消毒的功能,因此也被利用來進行超聲波浴,即在浴池的水中通入超聲波,利用超聲波的振動攪拌作用和空化現象,能對人體皮膚產生按摩和殺菌消毒作用并能起到一定的治療效果,還有如超聲波洗衣機、眼鏡等光學零件的超聲波清洗機...等等,應該說超聲波清洗功能的應用已經越來越廣泛(應當注意:若把強功率超聲波不適當地引入人體內時,也會因高頻振動和空化現象而破壞人體內血液、體液甚至某些細胞的正常狀態,從而對人體造成危害)。
超聲波流量計