B4用染色法记录液体中大功率超声场的分布

利用染料在纸上染色可以方便、快速地记录液体中大功率超声场的分布，本文给出了这一实验研究的结果，表明该方法在声化学和超声清洗等大功率超声液体处理应用中，对于测量空化强度的空间分布是一种实用、可取的方法     

大功率低频超声场测量研究进展

大功率低频超声场的主要特点是有空化产生，这给声场定量测量带来困难，而该类声场的测定是超声清洗、声化学等超声液体处理技术中的基本问题，掌握声场分布和空化强度的信息对于衡量超声系统的性能及其处理效果至关重要。文章综述了迄今用于测量大功率低频超声场的各种方法，将其分为直接测量方法和间接测量方法两大类进行阐述，介绍了每种测量方法的基本原理，并对各自的优缺点进行了对比分析。最后介绍了一些国内外的相关测量设备，结合大功率低频超声场测量领域目前的研究现状，探讨了今后该领域急需解决的问题及其发展方向。     

Ⅱ型大功率超声换能器的研制

本文研究了一种能在液体中辐射大功率的π型超声换能器。理论及实验表明,它频带较宽、功率容量大、辐射声场均匀,是超声应用中具有很大应用前景的辐射声源。     

大功率超声清洗系统研制中的一些技术问题

Ｃ５大功率超声清洗系统研制中的一些技术问题陆庆阳（中国科学院东海研究站上海·２０００３２）本文介绍了微机控制的大功率超声清洗系统研制过程中的一些技术问题及其解决方法。探索了单片微机在功率超声中的应用。对于大功率超声换能器，本文提出了一种新的设计方法，...     

超声功率测量现状及大功率超声测量研究进展

超声功率是超声设备的一项重要量化指标。本文首先介绍了目前国内外超声功率测量和国际比对现状，以及国内外有关大功率超声测量的研究水平。介绍新建立的大功率平面超声源和大功率聚焦超声源，测量并比较了几种吸收靶的吸声系数，利用研制的吸收靶对大功率平面超声源和大功率聚焦超声源进行了功率测量。实验表明，基于吸收靶的大功率超声测量是稳定的、可行的。     

大功率超声清洗机研制中的一些技术问题

本文介绍了微机控制的大功率超声清洗机研制的一些技术问题，探索了单片机在功率超声中的应用，提出了大功率超声振动子的一种新的设计方法，解决了一些影响振动子性能的关键问题，对于楔形工具头的超声振动子平均振幅的测量以及与同类机型的比较成为可能，文中还给出了部分比较曲线，实际测量证明，本文所述的系统比同类进口机平均振幅提高一倍以上，对工件的清效果明显优于进口机。     

径向复合型大功率超声换能器的设计

分析和设计了一种新型的径向复合型大功率超声换能器，通过实际换能器的制作和测试验证了这种大功率超声换能器的可行性。     

超声造影剂的非线性参量研究

近年来对超声造影剂的研究兴趣日趋增加是由于它有可能改进超声临床诊断的效果，含有微气泡的液体可用和有效的超声造影剂，液体中气泡的存在提高液体的非线性参量值，本文用检测二次谐波的方法实验上测定了５种超声造影剂的非线性参量，四种含气泡的液体（声振后）和半乳糖Ｅｃｈｏｖｉｓｔ３００。结果表明，含有微气泡的液体具有非常大的非线性参量值，对这种高非线性值的现象文中进行了可能的解释和讨论。     

基于STM32的大功率超声间歇式控制信号

在石油开发过程中,大功率超声能够有效地对堵塞的渗透层进行解堵,提高地层的渗透性,增加注水井的注水能力或采油井的产液量,提高原油产量。系统以STM32单片机为核心,产生大功率超声需要的两路间歇式控制信号。这两路信号的相位差为180°,“死区时间”均为3μ,控制大功率超声电源中的 IGBT 驱动电路。将该控制电路接入大功率超声系统后,大功率超声系统能正常工作,设备运行稳定,能基本满足工业应用的要求。     

夹心式压电陶瓷超声换能器的非线性研究进展

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实验研究成果,着重阐述了大功率领域常用的硬压电陶瓷的非线性研究工作,其次对夹心式压电陶瓷超声换能器的结构及工艺所引起的非线性进行了简要分析和论述,最后介绍了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性建模方面的研究进展。     

一种大功率超声波发声系统原理与结构设计

设计了能发射大功率超声波的超声波发声系统。该超声波发声系统采用火药燃烧（炸药爆轰）的方式产生高压高速气流;高速气流驱动哈特曼超声波发生器阵列产生大功率超声。超声波发声系统采用波导管对产生的超声波进行汇聚,在一定方向上发射,可以有效提高超声波的作用距离。单个超声波发声系统产生20kHz的超声,声功率可以达到百万瓦,最大有效作用距离可达54m。设计的大功率超声波发声系统完全可以达到作战要求。     

Radially composite piezoelectric ceramic tubular transducer in radial vibration

The radially composite piezoelectric tubular transducer is studied. It is composed of radially poled piezoelectric and a long metal tube. The electro-mechanical equivalent circuit of the radially poled piezoelectric and metal tube in radial vibration is obtained. Based on the force and velocity boundary conditions, the six-port electro-mechanical equivalent circuit for the composite tubular transducer is given and the resonance/anti-resonance frequency equations are obtained. The relationship between the resonance frequency and the dimensions is analyzed. Numerically simulated results obtained by the finite element method are compared with those from the analytical method. Composite piezoelectric tubular transducers are designed and manufactured. The resonance/anti-resonance frequencies are measured, and it is shown that the theoretical results are in good agreement with the simulated and experimental results. It is expected that radially composite piezoelectric tubular transducers can be used as high-power ultrasonic radiators in ultrasonic applications, such as ultrasonic liquid processing.     

声流条件下超声空化气泡分布研究

研究了频率为 20 kHz的超声作用在圆柱形料腔中出现声流现象时超声空化效应的空间分布特性。结合大振幅声源条件下的声辐射力,对声场内的声流现象进行了仿真分析,获取了不同超声功率和液位高度下的声流速度场分布,初步探究了声流条件下空化气泡的运动分布规律。采用超声空化效应的声致化学发光实验,对比研究了有、无声流条件时超声空化效应的空间分布特性。结果表明：功放电流高于 80 mA(电功率为 17.6 W)时,超声场可形成稳定的声致流动现象且可有效提高其声能辐射效率,大大增加了空化效应的作用区域,进而提高了声化学反应效率;声流条件下料腔内超声空化效应的分布区域与超声功率(振幅)、料腔液位高度相关,功放电流从 40 mA(电功率为8.8 W)增加至 120 mA(电功率为 26.4 W)时,空化面积占比提高了 100.86%,液位高度为 60 mm时的空化面积占比较50 mm和 70 mm时分别提高了 13.11%和 73.91%,提高超声功率及选择合理的料腔液位高度,可有效提高空化气泡扩散距离,增大空化分布面积;对于固定形状及尺寸料腔中的声场,声流速度达到一定阈值时,会出现空化效应增强,空化效应增强区域位于大于声流速度阈值的区域内;空化气泡的扩散分布与声流速度场密切相关,表现为随声流速度场的变化在料腔中部沿径向扩散、沿变幅杆轴向且在料腔底部沿径向扩散、沿变幅杆轴向扩散三种扩散分布模式。     

面向电子制造的功率超声微纳连接技术进展

为满足电子制造与封装对新材料与工艺的迫切需求,尤其是高功率、高温服役、高集成度以及高可靠性等新型器件的连接难题,开发了面向电子制造的功率超声微纳连接技术。从固相键合、超声复合钎焊和超声纳米连接3个方面,综述了面向电子制造的功率超声微纳连接技术的原理方法、优势与应用场合。功率超声由于其表面清洁、声流和空化作用,将大幅提升冶金反应速率,有效解决了传统TLP反应温度高时间长,以及Cu和Al等金属的易氧化等问题,甚至攻克了Al2O3,AlN,SiC等陶瓷基板的难润湿以及低温纳米颗粒烧结驱动力不足的难题。综述了该领域多年来的研究成果,聚焦电子制造中的功率超声微纳连接技术,从固相连接领域的引线键合、室温超声金属连接和超声增材制造,到钎焊领域的超声低温软钎焊、超声中高温连接以及超声瞬态液相连接,最后针对第三代半导体高功率器件简述了超声纳米连接,探讨了功率超声微纳连接技术的研究进展及趋势。     

柱形料腔中超声空化效应的空间分布特性研究

研究了20 kHz的圆柱形料腔中超声空化效应的形成及其空间分布特性。应用柱贝塞尔函数,推导获取了柱形声场内超声传播的声能密度的分布,并采用有限元方法进行仿真分析。针对频率为20 kHz的功率超声实验,结合声学测量方法和鲁米诺声致化学发光方法,对理论分析结果进行了验证对照。结果表明:料腔半径R=50 mm,20 kHz谐振液位高度H=90 mm时,若功放电流<40 mA,超声空化效应出现在变幅杆端部区域;若40 mA≤功放电流≤80 mA,空化效应显著增强,空化效应的空间分布与场内声压分布一致,空化效应受声模态影响,形成远场空化效应的分布特性;若功放电流>80 mA,受非线性因素影响,谐振液位时,空化效应在声流作用下呈柱形拖尾状分布,并在底部壁面边界形成平铺状分布;非谐振液位高度等于75 mm时,超声空化效应随功率增加仅在变幅杆端部区域出现,且呈现局域空化分布特性。     

Effect of ultrasonic vibration on the grain refinement and SiC particle distribution in Zn-based composite filler metal

Refining the matrix microstructure of the composite is an effective method to avoid severe reinforcement particle pushing by the advancing solid–liquid interface during solidification. The effect of the ultrasonic vibration, which was injected into the melt at various stages of solidification, on the grain refinement and particle distribution in a Zn-based solidified composite filler metal was investigated. Perfect grain refinement was obtained with the application of continuous ultrasonic vibration. However, severe particle pushing by the sound radiation pressure was observed, resulting in serious particle segregation. Uniform distribution of SiC particles as well as grain refinement was obtained when proper intermittent ultrasonic treatment was applied.     

A Fiber Optic Ultrasonic System to Monitor the Cure of Epoxy

A fiber optic ultrasonic system is described which monitors the cure of an epoxy resin. Ultrasound is generated using a high-power optical fiber to deliver high-energy pulses of light to the prepared surface of an aluminum mold that contains the curing epoxy resin. The generated ultrasound is detected using a local fiber optic ultrasound sensor embedded in the curing epoxy resin. The system was used to measure the ultrasonic signal velocity and ultrasonic attenuation throughout the cure of a neat epoxy resin at room temperature. Similar measurements also were performed using a piezoelectric transducer for ultrasound generation and an embedded fiber optic sensor for detection, which provided verification of the results using the complete fiber optic system. The complete fiber optic system demonstrated adequate sensitivity throughout the entire cure to measure the ultrasonic signal velocity and ultrasonic attenuation.