一种空化场三维定位设备，空化场测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空化场三维定位设备，空化场测量装置及方法，其中，三维定位设备包括：支架、第一滑杆、第二滑杆、第三滑杆、第四滑杆、第五滑杆、第一步进电机、第二步进电机、第一细杆、第二细杆和转盘；空化场测量装置包括：三维定位设备、数据测量采集模块、数据处理模块，利用三维定位设备移动滑杆和转盘可以测量空化泡条带的起始位置信息、长度信息、运动方向信息；采集信息完成后，绘制出表示空化泡受力大小的等长度线和表示空化泡受力方向的矢量线，两线交织构成描述空化场的完整信息。本发明专利技术实现了对整个空化场空间的全面测量，以及空化泡受力大小和空化泡受力方向的定量测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率超声领域，尤其涉及一种空化场三维定位设备，空化场测量装置及方法。
技术介绍
功率超声是应用超声波的能量效应使物体或物性发生某些状态变化，在超声清洗、超声化学、超声处理等领域等有广泛的应用。功率超声的这些应用多数利用了空化效应。空化效应是指液体内局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空穴(空化泡)的形成、发展和溃灭的过程。但是目前还没有特别有效的空化场测量方法。目前常用的两种方法是铝箔空蚀法和水听器法，其中铝箔空蚀法可以获得空化强度分布的大致信息，但是测量极为粗糙，影响因素很多，只能作为直观定性评价。而水听器法是通过测量声压来间接获得空化场强度的分布信息，但往往声压分布和空化泡分布并不完全一致，所以这种方法因为这种局限也没有被广泛使用。而且最重要的上述方法都没有空化泡运动的方向信息，仅仅粗略获得了空化泡的强度信息。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决上述空化场测量方法存在的技术问题，提出了一种空化场三维定位设备，空化场测量装置及方法，通过直接获取空化场的强度信息和空化场的矢量信息，实现了对整个空化场空间的全面
测量，可用于各种功率超声设备在各种工况下的空化场检测。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种空化场三维定位设备，该设备包括：支架、第一滑杆、第二滑杆、第三滑杆、第四滑杆、第五滑杆、第一步进电机、第二步进电机、第一细杆、第二细杆和转盘。其中，第一滑杆具有刻度线，其设置在支架一侧的上端，第一步进电机与第二滑杆的一端连接，并设置在第一滑杆上；第二滑杆具有刻度线，其另一端设置在支架另一侧的上端；第二步进电机与第三滑杆的一端连接，并设置在第二滑杆上；第三滑杆具有刻度线，其另一端与第一细杆的一端连接，第一细杆的另一端设置有微孔，该微孔放置在空化场中；第四滑杆具有刻度线，其一端与转盘连接，转盘套设在第三滑杆上；第五滑杆具有刻度线，其一端与第四滑杆连接，其另一端与第二细杆连接，第二细杆设置有微孔，该微孔放置在空化场中。另一方面，本专利技术提供了空化场测量装置，该装置包括：数据测量采集模块、数据处理模块和三维定位设备。其中，三维定位设备，用于通过移动滑杆和转盘测量空化泡条带的起始位置信息、长度信息和运动方向信息中的一种或多种；数据测量采集模块,用于测量和采集空化泡条带的起始位置信息、长度信息和运动方向信息中的一种或多种；数据处理模块，用于绘制出表示空化泡受力大小的等长度线和表示空化泡受力方向的矢量线，两线交织构成描述空化场的完整信息。其次，本专利技术提供了空化场测量方法，该方法步骤包括：通过移动滑杆和转盘测量空化泡条带的起始位置信息、长度信息和运动方向信息中的一种或多种；测量和采集空化泡条带的起始位置信息、长度信息和运动方向信息中的一种或多种；绘制出表示空化泡受力大小的等长度线和表示空化泡受力方向的矢量线，两线交织构成描述空
化场的完整信息。本专利技术对空化泡的直接测量，直接获取空化场的强度信息和空化场的矢量信息，实现了对整个空化场空间的全面测量，可用于各种功率超声设备在各种工况下的空化场检测。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种空化场三维定位设备结构示意图；图2A为图1所示第一细杆8和第二细杆9的一种结构示意图；图2B为图1所示第一细杆8和第二细杆9的另一种结构示意图；图2C为图1所示第一细杆8和第二细杆9的又一种结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的空化场测量装置结构图；图4为本专利技术实施例提供的空化泡条带示意图；图5为本专利技术实施例提供的空化场测量结果示例。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为本专利技术实施例提供的一种空化场三维定位设备示意图。如图1所示，该设备包括：支架、第一滑杆1、第二滑杆2、第三滑杆3、第四滑杆4、第五滑杆5、第一步进电机6、第二步进电机7、第一细杆8、第二细杆9和转盘10。第一滑杆1具有刻度线，其设置在支架一侧的上端，第一步进电机6与第二滑杆2的一端连接，并设置在第一滑杆1上；第二滑杆2具有刻度线，其另一端设置在支架另一侧的上端；第二步进电机7与第三滑杆3的一端连接，并设置在第二滑杆2上；第三滑杆3具有刻度线，其另一端与第一细杆8的一端连接，第一细杆8的另一端设置有微孔11，该微孔11放置在空化场中；第四滑杆4具有刻度线，其一端与转盘10连接，转盘10套设在第三滑杆3上；第五滑杆5具有刻度线，其一端与第四滑杆4连接，其另一端与第二细杆9连接，第二细杆9设置有微孔11，该微孔11放置在空化场中。本专利技术实施例提供的一种空化场三维定位设备，对空化泡的直接测量，获取空化场的强度信息和空化场的矢量信息，实现了对整个空化场空间的全面测量，可用于各种功率超声设备在各种工况下的空化场检测。图2A-图2C分别为本专利技术实施例提供的第一细杆8和第二细杆9(以下简称为细杆)的结构示意图。如图2A所示，细杆的一端设置为圆形球面,圆形球面上嵌有微孔11。如图2B所示，细杆的一端设置为圆锥形,在圆锥形尖端嵌有微孔11。如图2C所示，细杆的一端在空化泡条带运动方向的一侧嵌有微孔11。其中，微孔11的直径为微米级到毫米级，细杆的表面十分光滑。工作时，将细杆一端放置在空化场中，微孔11则会释放出空化泡。图3为本专利技术实施例提供的空化场测量装置结构图。如图3所示，本专利技术实施例提供的空化场测量装置500包括：数据测量采集模块502、数据处理模块503和三维定位设备501。其中，三维定位设备501，用于通过移动滑杆和转盘测量空化泡条带的起始位置信息、长度信息和运动方向信息中的一种或多种；数据测量采集模块502,用于测量和采集空化泡条带的起始位置信息、长度信息和运动方向信息中的一种或多种；数据处理模块503，用于绘制出表示空化泡受力大小的等长度线和表示空化泡受力方向的矢量线，两线交织构成描述空化场的完整信息。图4为本专利技术实施例提供的空化泡条带示意图。步进电机6驱动滑杆2沿着滑杆1前后移动，可以在滑杆1的刻度线上读取沿此方向的位置信息。步进电机7驱动滑杆3沿着滑杆3左右移动，可以在滑杆2的刻度线上读取沿此方向的位置信息。细杆8可以沿着滑杆3上下移动，可以在滑杆3的刻度线上读取沿此方向的位置信息，即可获得细杆9末端的三维位置信息。滑杆4可以沿着转盘10周向旋转，通过转盘10的刻度可以读取滑杆4的角度位置信息，滑杆5可以沿着滑杆4径向移动，可以通过滑杆4上的刻度读取滑杆5的径向位置信息，细杆9可以沿着滑杆5上线移动，可以通过滑杆5上的刻度读取细杆9末端的上下位置信息，即可获得细杆9的三维位置信息。工作时第一细杆8另一端和/或第二细杆9的另一端(末端有小孔)放置在空化场中，因为小孔会释放出空化泡，空化泡受超声场的作用发生宏观移动，许多这样的空化泡形成空化泡条带，因为声场减弱，条带逐渐消失，这样条带的长度和移动方向反应了细杆8末端所在位置的空化场信息。移动三维定位设备，在细杆8末端产生空化泡条带，并将细杆9的末端移动到条带终点位置，即获得两点之间的长度(L)和方向矢量，如图4所示。其中。矢量线上任意一点的切线方向是该点空泡带的运动方向。按上述方法可以测量空间中各点的长度(L)和方向矢量。图5为本专利技术实施例提供的空化场测量结果示例。本专利技术实施例提供的空化场测量装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维定位设备，其特征在于，包括：支架、第一滑杆(1)、第二滑杆(2)、第三滑杆(3)、第四滑杆(4)、第五滑杆(5)、第一步进电机(6)、第二步进电机(7)、第一细杆(8)、第二细杆(9)和转盘(10)其中，所述第一滑杆(1)具有刻度线，其设置在所述支架一侧的上端，所述第一步进电机(6)与所述第二滑杆(2)的一端连接，并设置在所述第一滑杆(1)上；所述第二滑杆(2)具有刻度线，其另一端设置在所述支架另一侧的上端；所述第二步进电机(7)与所述第三滑杆(3)的一端连接，并设置在所述第二滑杆(2)上；所述第三滑杆(3)具有刻度线，其另一端与所述第一细杆(8)的一端连接，所述第一细杆(8)的另一端设置有微孔(11)，该微孔(11)放置在空化场中；所述第四滑杆(4)具有刻度线，其一端与所述转盘(10)连接，所述转盘(10)套设在所述第三滑杆(3)上；所述第五滑杆(4)具有刻度线，其一端与所述第四滑杆(4)连接，其另一端与所述第二细杆(9)一端连接，所述第二细杆(9)另一端设置有微孔(11)，该微孔(11)放置在空化场中。

【技术特征摘要】
1.一种三维定位设备，其特征在于，包括：支架、第一滑杆(1)、第二滑杆(2)、第三滑杆(3)、第四滑杆(4)、第五滑杆(5)、第一步进电机(6)、第二步进电机(7)、第一细杆(8)、第二细杆(9)和转盘(10)其中，所述第一滑杆(1)具有刻度线，其设置在所述支架一侧的上端，所述第一步进电机(6)与所述第二滑杆(2)的一端连接，并设置在所述第一滑杆(1)上；所述第二滑杆(2)具有刻度线，其另一端设置在所述支架另一侧的上端；所述第二步进电机(7)与所述第三滑杆(3)的一端连接，并设置在所述第二滑杆(2)上；所述第三滑杆(3)具有刻度线，其另一端与所述第一细杆(8)的一端连接，所述第一细杆(8)的另一端设置有微孔(11)，该微孔(11)放置在空化场中；所述第四滑杆(4)具有刻度线，其一端与所述转盘(10)连接，所述转盘(10)套设在所述第三滑杆(3)上；所述第五滑杆(4)具有刻度线，其一端与所述第四滑杆(4)连接，其另一端与所述第二细杆(9)一端连接，所述第二细杆(9)另一端设置有微孔(11)，该微孔(11)放置在空化场中。2.根据权利要求1所述的装置。其特征在于，所述第一细杆(8)的另一端和/或所述第二细杆(9)的另一端设置为圆形球面,所述圆形球面上嵌有...

【专利技术属性】
技术研发人员：白立新，林伟军，邓京军，李超，徐德龙，白宝君，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11