實驗名稱：超聲聲場下液滴動力學行為研究

　　實驗目的：利用(yong)超聲(sheng)換能(neng)器探索激勵電壓(ya)和懸浮(fu)能(neng)力之間的關系

　　測試設備：功率放大器、信號發生器、示波(bo)器、超聲聚焦(jiao)換能(neng)器陣(zhen)列、工業攝(she)像機(ji)

　　實驗過程：該(gai)測量系(xi)統(tong)設(she)計為利用(yong)(yong)換(huan)能器(qi)(qi)(qi)陣列產生(sheng)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)場；使(shi)用(yong)(yong)信號(hao)發生(sheng)器(qi)(qi)(qi)和(he)帶(dai)寬(kuan)放(fang)(fang)大器(qi)(qi)(qi)對換(huan)能器(qi)(qi)(qi)進行驅動(dong)，并使(shi)用(yong)(yong)ATA-1372A調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)電(dian)壓(ya)(ya)；使(shi)用(yong)(yong)示波器(qi)(qi)(qi)監測換(huan)能器(qi)(qi)(qi)電(dian)壓(ya)(ya)電(dian)流(liu)進而計算功(gong)率(lv)；軸向移動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)目標為密(mi)度(du)為20kg/m3左右(you)的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)聚乙稀泡沬和(he)多種(zhong)密(mi)度(du)不(bu)相(xiang)同(tong)，但(dan)體積(ji)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)固體及(ji)液(ye)體樣(yang)(yang)品(pin)(pin)。為降低放(fang)(fang)置(zhi)在(zai)不(bu)同(tong)波節(jie)(jie)位(wei)(wei)置(zhi)帶(dai)來的(de)(de)(de)(de)(de)誤差，各個(ge)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)要選(xuan)擇在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)勢(shi)(shi)阱(jing)位(wei)(wei)置(zhi)釋放(fang)(fang)達(da)到(dao)懸(xuan)(xuan)浮(fu)，然(ran)后(hou)(hou)再進行電(dian)壓(ya)(ya)調(diao)(diao)(diao)制(zhi)實(shi)驗(yan)。首先將(jiang)可調(diao)(diao)(diao)電(dian)源的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)調(diao)(diao)(diao)至裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)額(e)定(ding)電(dian)壓(ya)(ya)10V，輸出后(hou)(hou)為駐波聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)鑷裝置(zhi)形成穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)勢(shi)(shi)阱(jing)，用(yong)(yong)于懸(xuan)(xuan)浮(fu)樣(yang)(yang)品(pin)(pin);然(ran)后(hou)(hou)，用(yong)(yong)鑷子將(jiang)體積(ji)為0.01cm3的(de)(de)(de)(de)(de)泡沫小(xiao)球樣(yang)(yang)品(pin)(pin)或用(yong)(yong)微(wei)量注射器(qi)(qi)(qi)推(tui)取(qu)0.01ml液(ye)體，放(fang)(fang)入懸(xuan)(xuan)浮(fu)裝置(zhi)中(zhong)(zhong)預(yu)選(xuan)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)處(chu)勢(shi)(shi)阱(jing)處(chu)，達(da)到(dao)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)穩定(ding)懸(xuan)(xuan)浮(fu)后(hou)(hou)，緩慢調(diao)(diao)(diao)低可調(diao)(diao)(diao)電(dian)源的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)值(zhi)(zhi)，致使(shi)勢(shi)(shi)阱(jing)處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)懸(xuan)(xuan)浮(fu)力值(zhi)(zhi)逐漸減(jian)小(xiao)，直至不(bu)能和(he)懸(xuan)(xuan)浮(fu)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)重(zhong)力平衡(heng)(heng)發生(sheng)掉落;接著，記錄此時示波器(qi)(qi)(qi)上所顯示的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)值(zhi)(zhi)。為了減(jian)小(xiao)因(yin)每次取(qu)液(ye)體積(ji)有偏(pian)差及(ji)電(dian)壓(ya)(ya)讀值(zhi)(zhi)時帶(dai)來的(de)(de)(de)(de)(de)人為誤差，針對以上每種(zhong)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)至少進行5次實(shi)驗(yan)來取(qu)最(zui)低電(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)平均(jun)值(zhi)(zhi)。將(jiang)此平均(jun)值(zhi)(zhi)記為此樣(yang)(yang)品(pin)(pin)在(zai)0.01cm3體積(ji)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)低懸(xuan)(xuan)浮(fu)電(dian)壓(ya)(ya)值(zhi)(zhi)，此電(dian)壓(ya)(ya)下(xia)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)場中(zhong)(zhong)，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)懸(xuan)(xuan)浮(fu)力與懸(xuan)(xuan)浮(fu)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)力大致平衡(heng)(heng)，近似相(xiang)等(deng)。最(zui)后(hou)(hou)，選(xuan)擇另一(yi)種(zhong)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)置(zhi)于聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)場，重(zhong)復進行上述(shu)實(shi)驗(yan)步(bu)驟，其實(shi)驗(yan)框圖如圖1-1。

　　圖1-1電壓-懸(xuan)浮能力(li)實驗框圖

　　實驗結果：圖1-2顯示了不同密度的(de)(de)(de)樣品(pin)所需的(de)(de)(de)最低電壓，即聚(ju)苯乙烯(xi)泡沫(0.02/cm3)75%乙醇(0.86g/cm3)為5.362V、水(1g/cm3)6.132V、食用油(0.9g/cm3)為5.502V、蜂蜜(1.5g/cm3)為6.61V。誤差(cha)條表(biao)示在5次(ci)跌落試驗中(zhong)測量(liang)的(de)(de)(de)標準偏(pian)差(cha)。還(huan)可(ke)以觀察到，此超聲聚(ju)焦換能(neng)器相控陣聲鑷(nie)裝置的(de)(de)(de)最低懸(xuan)浮(fu)(fu)電壓隨著(zhu)懸(xuan)浮(fu)(fu)樣品(pin)密度的(de)(de)(de)增加(jia)，趨(qu)勢呈線性增長變化，與理(li)論(lun)分(fen)析(xi)一致。懸(xuan)浮(fu)(fu)質量(liang)對應為0.2mg、8.6mg、9mg、10mg、14mg，據此可(ke)估(gu)算不同電壓下(xia)可(ke)懸(xuan)浮(fu)(fu)的(de)(de)(de)物品(pin)質量(liang)。誤差(cha)來源于(yu)每次(ci)取(qu)液體積的(de)(de)(de)偏(pian)差(cha)，及電壓讀值時帶來的(de)(de)(de)人為誤差(cha)。

　　圖(tu)1-2懸浮能力隨激勵電壓變化的曲線

　　?功(gong)率放大(da)器推薦(jian)：ATA-1372A

　　圖：ATA-1372A寬帶放大器指標參數

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