用于空化阈值特征表示和控制的方法和设备技术

技术编号:3183992 阅读:184 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用于表示空化的特征的设备和方法,所述空化发生在暴露到声能的流体中。所述设备包括:容器(14),用于容纳流体;声能产生装置(118),用于产生声能,声能产生装置(118)被定位成当流体容纳在容器(14)中时将声能传递到流体中;和空化检测装置(22),用于检测容纳在容器(14)中的流体中的空化。在一个优选实施例中,空化检测装置(22)包括光检测装置,例如光电倍增管,其检测来自流体的声致发光。所述方法包括下列步骤:使一定量的工艺流体暴露到特定能级的声能;测量在一定时间段上来自流体的光子输出;并且当光子输出偏离适合的水平时,启动补偿步骤以使光子输出返回到大约适合的水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及这样一种技术,该技术使用通过流体传播的声能用于清洁或者一些其它目的,并且更特别的是涉及这样一种系统,该系统使用当流体暴露到声能时来自流体的光发射(声致发光),以避免瞬态空化。
技术介绍
通常,许多工业清洁方法已使用水化学流体以从物体上去除颗粒。在许多情况中,向处理溶液中增加在1KHz到10MHz的频率范围中的声能已经显示出能够通过更彻底地并且在更短的时间段中去处颗粒从而改善清洁过程。向电镀溶液中引入声能同样已经显示出能够通过化学和边界层的改善的混合从而促进电镀过程,导致在被电镀的物体的表面处可获得新的形式。另外,声能已经显示出有助于保持阴极和阳极清洁。根据引起的声场的频率范围,通过声学促进的过程通常描述为超声波或者兆频超声波(megasonic)。声能通常利用正弦AC电压激发压电晶体而产生。晶体以由AC电压的频率确定的速度改变幅度。这些周期性的幅度变化是机械振动,振动的能量通过共振板被耦合到工艺流体,因此产生声能场。晶体通常紧紧结合到称为共振器的传递元件,所述传递元件与所述流体接触。超声波清洁最适合于坚固的、耐热的基底材料,所述基底材料需要清洁具有中等复杂的表面轮廓的物体。超声波的频率范围同样适合于从这些耐化学的表面去除相当大的颗粒。兆频超声波清洁适用于具有对热和化学敏感的表面的物体,需要依赖于视线的清洁。兆频超声波清洁同样是当颗粒的尺寸小于大约0.3微米时用于清洁的选择方法。声空化通常认为是在清洁过程中用于去除颗粒的基本机理。在声场中,当高压撕扯流体时,产生泡或者空泡,产生泡或者空腔。这些泡或者空腔称为空泡。这些压力振荡产生泡,所述泡随着压力波形的波峰和波谷而膨胀和收缩。当所述泡膨胀和收缩时,在收缩过程中(压缩循环),形成泡的一些气体被吸收到流体中,并且在膨胀过程中(解压循环),一些气体扩散返回到所述泡中。当所述泡达到这样的尺寸时,即流体的表面张力再不能反抗由于经过的声波而造成的压差的力而维持所述尺寸,所述泡内爆。存在两种类型的声空化稳态和瞬态。在稳态空化中,稳态空泡(或泡)主要由气体填充,并且在许多声循环上非常缓慢地生长。随着稳态空泡的内爆事件释放的能量大大小于瞬态空泡的能量。在瞬态空化中,瞬态空泡(或泡)包括氩气,但是其中具有非常少的其它气体或者没有其它气体。它将在仅数个循环中生长到大的尺寸,并且当塌陷时释放出非常大量的能量。声致发光(SL)是当所述泡塌陷或者更准确的是内爆时释放的光。内爆的压力和速度使所述泡内的气体升高到足够高的温度以使得发射光子。来自声致发光的光发射具有200纳米到600纳米的频率,并且通常特征为处于UV光谱。声致发光光谱大致在可见光谱的中间点处开始,并且延伸到UV范围中。原理上,它是由于自然产生的氩的存在而发生,所述氩溶解在水中。在内爆时,氩是对于光子发射至关重要的等离子体中的主要成分。当空泡的尺寸振荡时,主要的气态的氮和氧分子随着每个压力循环变化而前后移动进出所述泡。然而,氩没有,并且因此所述泡内的氩的浓度开始显著上升高于地球的大气中存在的大约1%的自然存在的浓度。因此,当泡塌陷时,所述泡中的主要气体是氩,并且氩(和其它稀有气体)主要显示出声致发光的特性。通常,声致发光已经与瞬态空化相联系,并且没有想到发生在稳态空化中。空化阈值是这样的点,在该点处,空化变得显著瞬态,并且空泡开始猛烈坍塌,以光子的形式发出高的能级。过去,公知为水下测音器的检测声压的传感器已经用于检测瞬态空化,因为瞬态空化内爆事件发射出高于传感器的固有检测阈值的充分的声能。然而,稳态空化内爆发射出少很多的能量,并且因此不能由水下测音器检测用于实用目的。另一种测量空化的方法是通过使用空化室,例如在公开的2007年8月15日 申请日期2005年9月16日 优先权日2004年9月17日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于表示流体中的空化的特征的设备,包括:容器,用于容纳流体;声能产生装置,用于产生声能,声能产生装置被定位成当流体容纳在容器中时将声能传递到流体中;和空化检测装置,当声能在流体中引起空化时,所述空化检测装置用于检测容纳在容器中的流体中的空化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:马克J贝克雷蒙德Y利拉德埃里克G利布舍尔弗兰克M海丁雅克
申请(专利权)人:产品系统公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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