【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液体射流控制，具体涉及一种液体射流超声控制装置及方法。
技术介绍
1、液体射流的研究国内外都取得了一定的进展。国内的研究主要集中在技术应用、射流特性研究和射流与固体相互作用等方面，而国外的研究更集中在数值模拟与仿真、技术改进以及在医学和能源领域的应用。然而，现有的射流控制方法存在着稳定性低、调节范围有限等问题，通过研究新的技术和改进传统方法，不断提高液体射流的精确度、稳定性和可控性，以满足不同领域中对液体射流控制的需求。
2、超声控制技术在射流行为控制方面展现出了巨大的潜力，超声波技术与其他的控制技术融合可以实现对射流行为和稳定性的高度精确控制。但现如今对于液体射流的超声控制方法的研究主要在于对液体射流施加单独一个方向的超声波场，通过调节超声参数来控制液体射流的行为，对于液体射流的精确度、稳定性和可控性的提升仍存在局限性。
3、对于超声控制液体行为的方法，前人更关注声辐射压力作用下液滴的行为，中国专利cn202310346585.1公开的一种超声波液滴操控系统和中国专利cn202223429928.0公开的一种超声波液滴操控系统虽然能通过超声实现对离散液滴的精准控制，但是无法实现超声对连续射流的精准控制。
4、而对于连续射流的控制，通常采用电控和超声两种方法，中国专利cn201810049101.6一种控制射流断裂与液滴生成的方法及装置其公开了一种电控方法，中国专利cn202210473271.3一种压电式单分散液滴发生装置及其发生方法公开了一种超声控制方法，但是这两种方法对连续
5、因此，如何提供一种基于声辐射压力的并能精准控制连续射流直径的液体射流超声控制装置及方法，以满足工业生产中对于液体射流行为形状及稳定性的特殊需求，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种液体射流超声控制装置，基于声辐射压力原理，通过双轴正交超声场，实现对射流直径的精准控制。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种液体射流超声控制装置，其包括：
3、超声波发生装置，所述超声波发生装置设有两组相互垂直布置的超声振头，两组所述超声振头发出特定频率的超声波；
4、反射板，所述反射板有两组且分别一一对应布置在两组超声振头发出超声波的前方，所述超声振头与对应反射板之间有间隔距离并通过调节间隔距离形成两束稳定的驻波声场，两束驻波声场的中心线共面且垂直；
5、液体射流装置，所述液体射流装置设有喷头，所述喷头喷出连续射流，所述喷头位于两束驻波声场压力波节重合处的上方，两束驻波声场作用于液体射流并在声辐射压力作用下调节射流形态。
6、本专利技术的有益效果是：通过两组超声振头和两组反射板形成两束驻波声场，液体射流在两束驻波声场的共同波节处喷射，射流受到两个径向的声辐射压力作用，通过调节声压，在声辐射压力的作用下，液体射流受到径向压力，直径降低，通过调节声压幅值，实现射流直径的调节，此外，对超声波发生装置的输入信号进行调制，在高频输入上搭载低频信号，产生调制超声，根据射流不稳定频率，搭载调制波形，实现射流破裂控制，即液滴尺寸控制，控制扰动频率与调制深度，更为精准得控制射流破裂长度、失稳波长及生成的液滴直径，实现生成单分散液滴功能。
7、优选的，所述超声波发生装置还包括超声波信号发生器及功率放大器，所述功率放大器有两组且分别电信号连接两组超声振头，所述超声波信号发生器与两组功率放大器电信号连接，所述超声波信号发生器及功率放大器置放在光学平台上。
8、由此产生的技术效果是：根据需要，可以调节声波频率，获得预定的测量需求。
9、优选的，所述光学平台上连接有两组调节滑轨，所述调节滑轨为x轴y轴双轴调节滑轨，所述调节滑轨上连接有用于固定超声振头的夹持座，所述超声振头在调节滑轨的作用下调节与反射板之间的位置关系。
10、由此产生的技术效果是：利用调节滑轨来调节夹持座及超声振头的x轴及y轴位置，在反射板的配合下，获得稳定的驻波声场。
11、优选的，所述光学平台上连接有立轨，所述立轨上滑动连接有伸缩台，所述喷头固定连接在所述伸缩台的伸缩端并调节喷头的水平位置，所述光学平台上连接有注射泵，所述注射泵的出水口连接所述喷头并提供一定速度的液体射流。
12、由此产生的技术效果是：通过注射泵提供一定速度的液体射流，再利用声辐射压力调节射流状态，伸缩台可以水平调节喷头的位置，立轨可以调节喷头的高度，以满足试验条件。
13、优选的，所述超声波信号发生器和所述功率放大器组合调节的功率范围为0~2kw，产生的交变电压频率范围在0.2khz~40khz。
14、优选的，所述超声振头的频率范围为15.0khz~40.0khz，所述超声振头的功率为0.3kw~2kw。
15、优选的，所述注射泵为蠕动泵，其的射流流量为10~90ml/min，所述喷头上的连接端与注射泵的出水口管路连接，所述连接端的管径大小为1~3mm。
16、优选的，所述超声振头与反射板之间的距离满足公式，其中d1为间距，a为取值系数，不同取值的a对应不同位置的波节，在这些位置均可实现控制水流状态，理论上a的取值为1、2、3……，但在实际应用中a的取值无法精确取到1、2……，因此划定了a的系数范围即0.95~1.05、1.9~2.1……，在此范围中可产生控制水流现象，c为当地声速，f为超声频率。
17、优选的，所述超声振头配合反射板产生的超声波聚焦区域与反射板的间距范围为
18、
19、其中，b、c是共同决定波节位置的，c与a一样，都是系数，理论上应该取1，但实际上不是1，即划定了取值范围。
20、本专利技术还公开了一种使用液体射流超声波控制装置的控制方法，其包括以下步骤：
21、步骤一：将超声波发生装置接通电源，使得两组超声振头产生特定的超声波；
22、步骤二：调节超声振头位置及其与反射板之间的距离，确保两组超声振头与对应的反射板形成声场的中心线位于同一平面，且相互垂直，从而在振头和反射板之间形成稳定的驻波声场；
23、步骤三：调节喷头位置，使得喷头位于两束驻波波节重合处的正上方；
24、步骤四：将喷头与外部泵送源连接，使得喷头喷出连续射流，调节超声波发生器的功率，使得超声振幅增大，声辐射压力增强，通过反射板反射超声波，驻波声场产生，射流在声辐射压力的作用下变细，两个方向的超声波共同作用在射流上，即实现射流直径和流速控制；
25、步骤五：对输入信号进行调制，在高频输入上搭载低频信号，产生调制超声，实现射流破裂后液滴的尺寸控制。
26、本专利技术的有益效果是：本专利技术利用超声波发生装置及反射板本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液体射流超声控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述超声波发生装置（1）还包括超声波信号发生器（13）及功率放大器（12），所述功率放大器（12）有两组且分别电信号连接两组超声振头（11），所述超声波信号发生器（13）与两组功率放大器（12）电信号连接，所述超声波信号发生器（13）及功率放大器（12）置放在光学平台（4）上。
3.根据权利要求2所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述光学平台（4）上连接有两组调节滑轨（7），两组所述调节滑轨（7）均为X轴Y轴双轴调节滑轨，所述调节滑轨（7）上连接有用于固定超声振头（11）的夹持座（8），所述超声振头（11）在调节滑轨（7）的作用下调节与反射板（2）之间的位置关系。
4.根据权利要求2所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述光学平台（4）上连接有立轨（5），所述立轨（5）上滑动连接有伸缩台（6），所述喷头（31）固定连接在所述伸缩台（6）的伸缩端并调节喷头（31）的水平位置，所述光学平台（4）上连接有注射泵（32），所
5.根据权利要求2所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述超声波信号发生器（13）和所述功率放大器（12）组合调节的功率范围为0~2kW，产生的交变电压频率范围在0.2kHz~40kHz。
6.根据权利要求2所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述超声振头（11）的频率范围为15.0kHz~40.0kHz，所述超声振头（11）的功率为0.3kW~2kW。
7.根据权利要求4所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述注射泵（32）为蠕动泵，其的射流流量为10~90ml/min，所述喷头（31）上的连接端与注射泵的出水口管路相连，所述连接端的管径大小为1~3mm。
8. 根据权利要求1所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述超声振头（11）与反射板（2）之间的距离满足公式，其中d1为间距，A为取值系数，根据不同取值的A获得不同位置的波节，c为当地声速，f为超声频率。
9.根据权利要求8所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述超声振头（11）配合反射板（2）产生的超声波聚焦区域与反射板的间距范围为
10.一种使用如权利要求1-9任意一项所述的液体射流超声控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种液体射流超声控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述超声波发生装置（1）还包括超声波信号发生器（13）及功率放大器（12），所述功率放大器（12）有两组且分别电信号连接两组超声振头（11），所述超声波信号发生器（13）与两组功率放大器（12）电信号连接，所述超声波信号发生器（13）及功率放大器（12）置放在光学平台（4）上。
3.根据权利要求2所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述光学平台（4）上连接有两组调节滑轨（7），两组所述调节滑轨（7）均为x轴y轴双轴调节滑轨，所述调节滑轨（7）上连接有用于固定超声振头（11）的夹持座（8），所述超声振头（11）在调节滑轨（7）的作用下调节与反射板（2）之间的位置关系。
4.根据权利要求2所述的一种液体射流超声控制装置，其特征在于，所述光学平台（4）上连接有立轨（5），所述立轨（5）上滑动连接有伸缩台（6），所述喷头（31）固定连接在所述伸缩台（6）的伸缩端并调节喷头（31）的水平位置，所述光学平台（4）上连接有注射泵（32），所述注射泵（32）的出水口连接所述喷头（31）并提供一定速度的液体射流。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾伯琦，梁珉硕，关苏伦，虞育松，富庆飞，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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