[發明專利]一種無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置

有效

• 申請號: 202011003342.0
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112191348B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 黎一鍇;朱銘
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B02C19/18
• 分類號: B02C19/18;B02C25/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊瀟;廖輝

1.一種無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，包括透明耐壓密封罩、信號控制單元、聲懸浮單元、環境可控單元及光學觀測單元；

所述信號控制單元設置在透明耐壓密封罩外，用于提供產生球形液滴的駐波信號以及令球形液滴瞬時破碎信號，傳輸給聲懸浮單元；所述聲懸浮單元設置在透明耐壓密封罩內，接收駐波信號產生呈空間三維正交的駐波聲場生成球形液滴，然后接收瞬時破碎信號誘導球形液滴破碎；所述環境可控單元用于控制透明耐壓密封罩內的壓力和溫度；所述光學觀測單元設置在透明耐壓密封罩外，用于觀測球形液滴破碎過程并記錄；

所述信號控制單元包括信號發生器、功率放大器、示波器及瞬時脈沖單元；信號發生器用于產生正弦超聲信號；功率放大器用于將所述正弦超聲信號功率放大一定倍數；示波器用于觀測駐波的形成；瞬時脈沖單元用于控制輸入一瞬時強信號，使球形液滴破碎；信號發生器、功率放大器、示波器以及瞬時脈沖單元順次連接；

所述聲懸浮單元包括換能器、分線器、半球形支架、超聲發射端及超聲反射端；換能器設置在透明耐壓密封罩內頂部，換能器下端通過分線器與半球形支架相連，半球形支架內安裝有三個呈空間三維正交的超聲發射端；三個超聲反射端固連在透明耐壓密封罩底部，且三個超聲反射端分別與三個超聲發射端相對；三個超聲發射端通過分線器同步連接換能器，輸入同頻同功率且同相位的駐波信號。

2.如權利要求1所述的無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，每個超聲發射端和超聲反射端均固定連接變幅桿，利用變幅桿調節超聲發射端和超聲反射端距三維軸線交匯點距離。

3.如權利要求1所述的無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，所述聲懸浮單元還包括支架，用于固定支撐換能器，支架上設有液滴注入位置的參考標識，所述參考標識與三維正交點位于同一水平高度。

4.如權利要求1所述的無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，所述環境可控單元包括銅加熱絲、氣壓表及溫度計；

所述透明耐壓密封罩上設有通氣孔，用于調節透明耐壓密封罩內的壓力；所述銅加熱絲設置在透明耐壓密封罩底部；由氣壓表和溫度計監測透明耐壓密封罩內的壓力和溫度。

5.如權利要求1所述的無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，所述光學觀測單元包括電腦、高速攝像機、透明平面視窗、毛玻璃片以及光源；

透明平面視窗安裝在透明耐壓密封罩兩側面，所述光源、高速攝像機分別設置在透明耐壓密封罩兩側，所述毛玻璃片設置在透明平面視窗與光源之間，且光源、高速攝像機、毛玻璃片、透明平面視窗與三維正交點位于同一水平高度；所述電腦與高速攝像機電連，記錄球形液滴破碎過程。

6.如權利要求5所述的無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，所述透明耐壓密封罩和透明平面視窗采用石英玻璃，且外部噴涂保溫材料。

7.如權利要求5所述的無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，所述透明耐壓密封罩和透明平面視窗之間設有柔性密封圈。

8.如權利要求1所述的無接觸振動誘導球形液滴破碎可視化裝置，其特征在于，所述透明耐壓密封罩包括一端開放的圓筒殼體和下端蓋，工作時下端蓋將圓筒殼體封閉，圓筒殼體和下端蓋之間設有密封圈。