[發明專利]研究近壁超聲空化氣泡三維動力學過程的實驗系統和方法

在審

• 申請號: 201911359520.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111060508A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 于海霞;周成;吳浩;栗大超
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N13/00;G01M10/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

1.研究近壁超聲空化氣泡三維動力學過程的實驗系統，包括集微氣泡產生裝置、超聲驅動裝置，其特征在于，還包括等腰直角三棱鏡、一對垂直照射且聚焦一處的頻閃光源，

所述等腰直角三棱鏡直角邊緊貼水槽底部壁面，豎直放置；

所述一對垂直照射且聚焦一處的頻閃光源，配合高速相機對超聲作用下的氣泡進行光電精密測試測量；

所述微氣泡產生裝置主要由注射泵推動的注射器和玻璃微電極構成；

所述超聲驅動裝置驅動超聲換能器產生超聲；

所述超能換能器、玻璃微電極和三棱鏡均伸入水槽；

所述等腰直角三棱鏡側面為表面鍍膜的反射面，并且以其中一個直角面朝向氣泡和超聲換能器；

計算機利用通訊接口分別與注射泵、超聲驅動裝置、頻閃光源和高速相機相連，計算機控制信號分別驅動注射泵推動產生氣泡，觸發超聲驅動開始工作從而為超聲換能器提供動力源而產生超聲，觸發頻閃光源同步地垂直照射并聚焦于氣泡出現區域配合高速相機開始工作來記錄氣泡在超聲作用下三維角度的動力學過程。

2.根據權利要求1所述的研究近壁超聲空化氣泡三維動力學過程的實驗系統，其特征在于，計算機通過圖像處理軟件用來處理高速相機拍攝的氣泡圖像，構建氣泡的三維結構。

3.根據權利要求1所述的研究近壁超聲空化氣泡三維動力學過程的實驗系統，其特征在于，所述注射器與玻璃微電極之間通過塑料微管路連接。

4.根據權利要求1所述的研究近壁超聲空化氣泡三維動力學過程的實驗系統，其特征在于，所述玻璃微電極和超聲換能器利用防水膠水與水槽固定。

5.采用如權利要求1所述的實驗系統的研究方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)實驗開始前，注射泵、高速相機和超聲信號發生器連接到電腦終端；實驗開始時，電腦終端給出控制信號，分別傳送至注射泵、高速相機和超聲驅動裝置；

2)注射泵接收到信號開始工作，根據設定緩慢推送注射器，將注射器內部空氣注入事先連接好的細管內，最終在容器內部產生氣泡；

3)高速相機在之前的測試中已經將視場調整到氣泡會出現的區域，兩個頻閃光源垂直照射也在該區域中聚焦；

4)在氣泡即將到達高速相機的聚焦位置時，超聲驅動裝置和高速相機同時接收到觸發信號后同時開始工作，超聲驅動裝置裝置產生一定頻率的電信號并輸送給與之連接的超聲換能器，超聲換能器接收到電信號將其轉換成超聲波輸出，超聲波作用于容器內的氣泡，與壁面垂直的頻閃光源將氣泡投射到三棱鏡上，直角三棱鏡側面通過反射把氣泡虛像投射到高速相機上，同時高速相機拍攝下近壁氣泡在超聲作用下三維角度同步地動力學過程。