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齐康超声波探究不同超声波声功率的频率效应

来源: | 发布日期:2023-01-10
近年来,在声化学基础研究中,人们开始重视研究声化学反应中的“频率效应气所谓频率效应,是指在同样声功率辐照下(严格讲,还应要求辐照声强也同样,因为声强在计及到声能的时间分布同时,还计及到声能的空间分布),不同频率的声波对声化学反应产额的影响。

Mason等使用20kHz、40kHz及60kHz的超声波以相同的声功率(用量热法测定)辐照TA(对苯二甲酸)水溶液,然后用荧光法测定羟自由基OH产额,结果是OH的产额随频率增高而增高。

我们最近采用电学检测方法(测量电导率的变化)研究了低MHz超声的频率效应,使用了三个有效发射面积相同而频率不同的超声换能器,它们的频率是0.76MHz、1.0MHz及L70MHz。结果表明,声化学产额随频率增高而下降,如图8.5所示。
图8.5
为了解释上述二个看来相互矛盾的实验结果,看来应该计及到液体中空化核尺寸的统计分布的影响。一个较为自然的设想,
是认为液体中包含的气核应满足Gussian
8.26

式中N (R)表示具有半径人的气 核数目,R0是具有最大数目的气核半径(处于分布曲线中心),δ为分布曲线的半高宽度,A为常数。如图8. 6示。

图8.6

     现在,如果选用的超声频率ƒ等于具有R0半径气核的共振频率ƒr,那么它产生的声化学产额应该达到极大值。就是说, 在ƒ<ƒr频段内,声化学产额将随ƒ增高而增加;反之当ƒ<ƒr,声化学产额则随ƒ增高而减小。这就解释了上述二个看来似乎相互矛盾的实验结果。
利用我们在图8.5中声强为3. 4W/ cm2的3组实验数据,对上述Gussian分 布方程进行拟合,得到最大分布几率的气 
核半径R0 = 17.88μm,对应的最佳辐照频率应159. 5kHz。

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