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什么是超声波的空腔效应

时间:2016-06-24 10:06

  超声波主要有机械效应(例如传声媒质的质点振动位移、速度、加速度及声压等力学量)、热效应(超声波在传播过程中其部分能量被媒质吸收变成热能)和空腔效应。其中空腔效应是声化学的应用理论基础,也是超声波应用的一个重要方面。空腔效应由成核、微泡生长、空腔塌陷三步组成。在反应体系中,液体内存在张力弱区,即液体内溶有气体或在尘埃的液固界面上存在气体!作为气核,在超声波作用下,气核膨胀长大,并为周围的液体蒸气或气体充满,由于内外压力悬殊使空腔塌陷、破裂,把集中的声场能量在极短的时间和极小的空间内释放出来,使介质局部形成几百到几千K的高温和超过数百个大气压的高压环境,并产生出很大的冲击力,起到激烈搅拌的作用,同时生成大量微泡。它们又作为新的气核,使该循环继续下去,这就是空腔效应。

  当然,并不是液体中所有的气核都能产生空腔效应,只有当外加的超声波频率与气核的固有频率相同时,空腔效应才能发生,诱导产生空腔效应的超声波频率以20KHz~80KHz最为适合。过高的频率不易产生空腔效应,即使产生也需要大量的能量,而且其中大部分能量被转化为热能,使介质温度明显提高。