超聲波技術范文

導語：如何才能寫好一篇超聲波技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞： 超聲波檢測 混凝土缺陷 檢測

混凝土構件在制作或使用過程中，經常因為管理不善或受環境及意外損傷的影響，其內部可能出現蜂窩狀不密實區或空洞。這些缺陷的存在會嚴重影響構件的承載力和耐久性，采用有效方法查明混凝土內部結構缺陷的性質、位置、范圍及尺寸，以便進行技術處理，是工程建設中的一個重要內容。

1超聲波檢測混凝土缺陷的基本原理

目前，在檢測混凝土構件的缺陷方面，超聲無損檢測的應用比較廣泛。其主要方法是：首先測出超聲波在混凝土構件各段的傳播速度，再比較所測速度值的差異，找出有突變的地方，進行分析，從而判斷缺陷的形態、范圍等。超聲波檢測儀器比較簡單，便攜，操作比較方便，所以被廣泛應用于混凝土結構缺陷檢測。

2超聲波檢測混凝土缺陷的方法

2.1平測法

當構件具有兩對相互平行的測試面時，可采用對測法，在測試部位兩對相互平行的測試面上，分別畫出200～300mm等間距的網格并編號確定對應的測點位置然后將T、R換能器經耦合劑分別置于對應測點上，逐點記錄相應的聲時（ti）、波幅（Ai）和頻率(fi)，并量取測試距離（L）。

2.2斜測法

當混凝土被測部位只能提供兩個相對或相鄰測試表面時，可采用斜測法檢測。檢測時，將一對T、R換能器分別耦合于被測構件的兩個表面，兩個換能 器的軸線不在同一直線上。檢測混凝土梁、柱的施工接槎、修補加固混凝L結合質量和檢測混凝土梁、柱的裂縫深度多采用此方法。

2.3鉆孔測法

對于大體積混凝土結構，由于其斷面尺寸較大，如直接進行平面對測，接收到的脈沖信號很微弱，甚至無法識別首波的起始位置，不利于聲學參數的讀取和分析。檢測時可用兩個徑向振動式換能器分別置于兩測孔中進行測試，或用一個徑向振動式與一個厚度振動式換能器，分別置于測孔中和平行于測孔的側面進行測試。

3數據處理及判斷

混凝土是非均質體，各測點處混凝土的質量是波動與離散的。任何結構上都能測量到一些低值點，但這些低值點不一定都是缺陷。所以各類超聲檢測規范中都采用了“概率法”。概率法的基本構想是認為：

a．正?；炷临|量的波動是偶然誤差所引起，是不可避免的，也是允許的，它的分布是符合正態分布的。同時粗略認為，正常混凝土其聲學參數也符合正態分布。

b．缺陷是由過失誤差（漏振、漏漿、架空等）引起。它的分布不符合正態分布。

c．現在的問題是如何區別判斷這些低測值點是偶然誤差還是過失誤差所引起，也就是說要定出一個是否是缺陷的臨界值：凡低于臨界值就是缺陷可疑點。

3.1混凝土聲學參數的統計計算：

對于同一構件，同一測距的聲速、波幅等聲學參數的平均值（mx）和標準差（Sx）應分別按下式及步驟計算：

(1)

(2)

式中：――第 i 點的聲學參數測量值；

n――參與統計的測點數。

(1)將測位各測點的波幅、聲速或主頻值由大至小按順序分別排列，即X1≥X2≥⋯≥Xn≥Xn+1，將排在后面明小的數據視為可疑，再將這些可疑數據中最大的一個(假定Xn)連同其前面的數據計算出mx及Sx值，并按公式 (3)計算異常情況的判斷值。 ( 為異常值判定系數，可查CECS:21-2000取值)

將判斷值(X0)與可疑數據的最大值(Xn)相比較，當Xn不大于X0時，則X0及排列于其后的各數據均為異常值，并且去掉Xn，再用X1～Xn-1進行計算和判別，直至判不出異常值為止；當Xn大于時X.0，應再將Xn+1放進去重新進行計算和判別；

(2)當測位中判出異常測點時，根據異常測點的分布情況，按下式進一步判別其相鄰測點是否異常。

式中， 、 ，――異常值判斷系數(當測點布置為網格狀時取 ；當單排布置測點時(如在聲測孔中檢測)取 )。

4檢測實例

某新建工程，因為懷疑某混凝土柱振搗不密實，對其進行缺陷監測。該柱子橫截面積為1400mm×1400mm柱高3400mm。

4.1構件布點設置

檢測儀器為NM-4A型非金屬超聲波檢測儀。采用對測的方法，網格間距為200mm。AA測試面和BB測試面為同一根柱子的同一平行面且分別布置96個測點。測點布置見圖1，圖2。耦合劑采用黃油。

對于AA面，先將聲速由大到小排列，利用公式（1）、（2）、（3），計算出平均值，標準差，和判斷值。結果分別為：mx=4.390, Sx=0.069, X0=4.230?？梢奨06-01=4.234< X0,則X06-01為異常值。再將X06-01去掉，用其它值繼續計算和判別，并未發現其他異常值。根據測點的分布情況，在異常值相鄰的測點X06-02, X05-01, X07-01按上述方法繼續判別。其中 。由計算得出X0=4.277，故其臨近測點無異常。再由同樣方法計算BB面，X0=4.251，則X06-01為異常值。計算其臨近點X06-02, X05-01, X07-01是否異常，則X0=4.298，故其臨近點也無異常。結合AA面與BB面的測試結果，缺陷位置基本相同，缺陷位置可以從測點不知立面圖中看出，劃有X的為異常點。

5結束語

對結構或構件混凝土不密實區和空洞缺陷檢測，不僅在監控混凝土的施工質量、消除工程隱患、加快施工進度等方面具有很重要的意義，而且對長久使用中的工建筑物進行質量鑒定，以便確定繼續使用還是加固改造或者是推倒重新修建．也具有決定性的作用。

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關鍵詞 超聲波技術；化工；應用

中圖分類號O64 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）73-0129-02

就目前世界各國對于超聲波技術的應用狀況而言，其應用的領域以及應用程度都在不斷地擴展和深入，對世界各個行業的工作都發揮了極大的作用。而化工行業作為我國的一個基礎性行業，對于超聲波技術的應用也是極為廣泛的。本文主要就是著眼于超聲波技術在化工行業中的相關應用問題，通過分析超聲波技術的含義并以幾個方面為例具體展示了它在化工領域中的應用，希望能夠對化工工作人員有所幫助。

1 超聲波技術的相關理論分析

當前時期，隨著超聲波技術在更多的領域中獲得了廣泛的使用，超聲波技術的發展態勢更加趨于火熱，研究者們對于超聲波技術的研究已經成為一種時代的潮流。具體來講，超聲波就是指聲波的頻率范圍處于20kHz～10MHz之間的這一個波段，超聲波技術主要就是應用超聲的此種特性而得以發展的，在現實中很多行業的工作都可以實現對于超聲波的應用。

從超聲波的分類方面來講，它主要就包括檢測超聲以及功率超聲兩個部分。就檢測超聲中對于超聲波的應用而言，人們一般是將其作為信號來開展使用的，比如雷達、水聲以及B超等。而功率超聲則是指大功率的超聲，人們在使用它進行工作的時候，主要就是利用了它的聲能機械作用熱作用、化學作用、空化作用以及生物醫學作用等，比如超聲化學、超聲清洗、超聲焊接及超聲加工和超聲懸浮等。而化學行業對于超聲波的應用，則主要是傾向于使用超聲波中功率超聲的空化作用。

化工領域對于超聲波技術中的超聲空化作用的應用，主要是通過以下機理來發生作用的。即：超聲空化在作用于液體時，會使其內部的空化核產生諸如振動、壓縮、膨脹以及崩潰和閉合等的變動，而液體空化核中的氣泡進行崩潰時，在空化核周圍會形成約5 000℃的高溫以及5×107Pa的高壓的一個區域，再加上強烈的沖擊波以及超過100m/s速度的微射流對此區域產生高梯度的剪切作用，就會將水溶液中的羥基自由基就會被分化出來。在這個變化過程中，機械效應、光效應、熱效應及活化效應這四種物理化學反應會呈現出來，通過四種反應相互作用以及相互推動，液體的變化進程會被加速，超聲波技術的影響也最終完成。

總之，超聲波技術以其自身所具有的傳熱以及化學反應等諸多方面的獨特的作用，能夠通過被應用于超聲設備的開發而對各種行業的工作提供便利，在國家的各項事業尤其是化工工作中得到了極大的重視。

2 超聲波技術在化工行業中的應用

化工行業的工作一般都涉及復雜的物理化學反應，所以超聲波技術等高端技術會經常被用到，而超聲波技術中的空化作用對化學領域的影響便是這些技術中最不容忽視的一個。本文下面主要是從化學反應、萃取、采油、清洗這四個方面來討論一下超聲空化作用及超聲波技術在化工領域中的應用：

1）超聲空化應用于化學反應

化學領域對于超聲空化現象的應用較多的一個方面就是化學反應，超聲空化能夠為化學領域中的化學反應提供一個優質的反應環境，從而推動反應的進展。首先，空化作用可以推動合成化學反應的發生。超聲空化對各種對象尤其是有機金屬發揮作用，通過對作用對象進行粉碎以及表面活化等的處理，能夠替代合成化學反應中的相轉移催化劑的應用，使作用對象表面的催化反應大大加速，從而促進了乳化反應以及均相反應等各種合成反應地實現。其次，超聲空化技術還可作用于高聚物化學的聚合及高分子降解的反應、電化學的電流密度的提升，以及分析化學等各個方面，對化工領域的化學反應發揮著極大的作用。目前，超聲波技術應用于化學反應，不僅縮短了反應時間還有效地保持了催化劑的活性，已經在諸多的常規合成有機的金屬化合物的工作中發揮了效用。

2）超聲空化應用于化學萃取

除了推動化學反應地實現之外，超聲空化現象在化學萃取工作中的應用也是極為廣泛的，極大地提升了萃取工作的效率及萃取精度。具體來講，超聲空化在化學萃取中的應用主要是固-液態萃取以及液-液態萃取這兩個大的方面，它有效地改善了傳統萃取中的萃取速率及萃取效果。首先，超聲空化作用在油頁巖的瀝青質提取工作中，與傳統方式一樣是使用苯等化學溶劑，而在超聲空化的50kHz以及400W的超聲場中進行的萃取要比傳統萃取的速率高出二十多倍。其次，工作人員使用20kHz以及47W的超聲輻照對Ni進行萃取時，能夠在機械攪拌的工作地配合下，使其萃取速率提高四到七倍。再者，應用18.5kHz以及250W的超聲空化的高強度和大單頭的插入式超聲場作用于黃金浸取工作，能夠極大程度地提升氰化法的浸取速率。當前時期，這種超聲萃取的辦法已經得到了小幅度的運用，在未來還需要研究人員對其進行進一步地研發。

3）超聲波技術推動采油開展

目前我國的化工采油工作通常會受到堵塞物的影響，從而使得原油難以順利進入到井筒中，極大地阻礙了采油工作效率的提升。而使用超聲技術來開采石油，則可以有效地解決這些堵塞問題，從而提升原油的產量。而使用超聲波技術進行采油的范圍，主要使用于以下幾個方面。首先就是在鉆井工作進行時那些被泥漿過度浸泡而造成污染的油井；其次是被油層嚴重堵塞而對水和酸等物質反應敏感的油井；再者就是具有較好的油層物性與厚度但出油效率不高的油井，其他的還有因為受到鹽垢地垢堵或者是機械雜質地污染而降低了滲透率的油井等?？傊?，超聲技術在采用工作中的應用，極大地提升了采油的工作效率以及原油出油率。

4）超聲波技術應用于清洗工作

清洗工作是化工行業中不可缺少的一個環節，使用超聲波技術進行清洗能夠有效地提升清洗地效率以及清洗質量，而且還可以將許多不易清洗的盲孔以及深空和狹縫等清洗干凈。具體來講，超聲清洗工作主要應用了低頻（約20kHz～50kHz）、高頻（約50kHz～200kHz）以及兆赫（約700kHz～1MHz）這三個波段的超聲波。低頻的超聲清洗主要用來清洗大部件或者是清洗件的表面污物，而高頻的超聲清洗則是精細地清洗微電子的元件，兆赫清洗主要清洗集成電路的芯片以及硅片和薄膜等，這三種清洗方式各司其職，對于化工領域的清洗工作發揮著極大的作用。

3 結論

目前，超聲技術的研究與應用的熱點已經逐步向工業生產的應用這方面轉移，尤其是在化工行業領域里發揮了極大的作用，因此，推動超聲波技術在化工領域中的應用，必將對我國化工行業發展產生巨大的推動力量。

參考文獻

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隨著醫療市場與國際接軌，醫學高、新技術的日新月異，我國對降低院內感染也越來越重視，對醫療器械清潔度的要求也越來越高。我科作為醫療用品供應單位深知責任重大，并一直將引進和提高醫療器械清洗效果作為工作中的一個重要課題，進行了深思和探討。

我科在2008年8月份之前，一直是采用傳統的人工刷洗法刷洗醫療器械，這種方法既費時又費力，而且清洗效果也不盡人意。如：有關節、縫隙、齒槽的醫療器械難以刷洗到位，附著在此的污垢不易洗凈，剪、鉗的軸節處易卡刷毛及其它異物，極易引起物品生銹，特別是鑷子的夾縫中，常常銹跡斑斑等等。鑒于人工刷洗法無法滿足醫療器械對清潔度較高的需求，我科于2008年8月引用了目前國際上最先進而且應用最廣的超聲波清洗技術，使用超聲波清洗器進行醫療器械的清洗，它不僅清洗潔凈、清洗快速，并節省大量人力、物力，較之以往大大提高了工作效率。清洗后的醫療器械光亮如新，生銹率也大大降低。筆者曾就超聲波清洗器使用前后的效果作了一個比較：固定使用的鑷子500把，從2008.1-2008.6，用傳統人工刷洗法清洗，導致生銹而不能使用的鑷子共計170把，從2008年10月份至2009年3月份用超聲波清洗器清洗，生銹不能使用的鑷子僅為30把。從上述可見，超聲波清洗器的清洗效果是不言而喻的。

可以說，在目前所有的清洗方式中，超聲波清洗是效率最高，效果最好的一種。之所以超聲波清洗能夠達到如此的效果，是與它獨特的工作原理和清洗方法密切相關的，下面，筆者僅就其清洗原理與操作方法作簡要介紹。

1超聲波清洗原理

當超聲波的高頻機械振動傳給清洗液介質以后，液體介質在這種高頻波振動下將會產生近真空的“空腔泡”， “空腔泡”在液體價質中不斷碰撞、消失、合并時，可使周圍局部產生極大的壓力，這種極其強大的壓力足以能使物質分子發生變化，引起各種化學變化（斷裂、裂解、氧化、還原、分解、化合）和物理變化（溶解、吸附、乳化、分散等）。另外，空泡胞的本征變化頻率與超聲波的振動頻率相等時，便可產生共振，共振的空腔泡內因聚集了大量的熱能，這種熱能足以能使周圍物質的化學鍵斷裂而引起一系列的化學、物理變化等，理論上講“空腔泡”對清洗對象的強烈的作用稱為“空化作用”。

由于超聲波的空化作用，其清洗效果遠遠優于其它清洗手段所能達到的清洗效果。清洗效果比較（根據資料報導）所示：超聲波清洗法達到100%，刷洗（用化學溶劑）為90%，蒸氣清洗（化學溶劑）為35%，從上看出，超聲波清洗是最有效的清洗手段。

2操作方法

2．1將污染的醫療器械回上后，有軸節的，如剪刀、血管鉗等串在U型支架上，使軸節部位充分張開，然后和無軸節的醫療器械一并放入500-1000MG/L有效氯溶液中浸泡30分鐘后取出清水沖凈。

2．2將20G必潔美（多種生物酶）加入4公升常溫水中（適宜溫度20-50）使本品迅速溶解后，倒入超聲波清洗槽內，再將醫療器械全部浸入溶液中，溶液量及濃度視物品量及污染情況而加減。

2．3將通電源開機運行3-5分鐘，取出后用常水或熱常水沖洗潔凈即可。

2．4將清洗潔凈后器械烘干，上油并盡快打包，以免再度污染。

3使用超聲波清洗器的注意事項

3．1洗滌槽內注入適量水，液面大于4CM，嚴禁無水運行。

3．2機器運行中嚴禁改變功率，如需要改變功率，必須關電源，再調強、弱開關。

3．3在運行中，清洗液的溫度小于60℃，一旦大于60℃，必須降溫，以免損壞換能器，一般溫度保持在40-45℃，如低于40，則會降低清洗效果，高于45℃，會導致細菌蛋白質凝固，同樣會降低清洗效果。

3．4如起動有故障，不能強行再開機。

3．5放置物品要輕，重的物品不能直接放在槽板上，而要用支架懸浮清洗，與底板距離2-3CM，物品要完全浸泡在清洗液中。

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關鍵詞：超聲波檢測；衍射成像；缺陷檢測

中圖分類號：TG115.2 文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2012）03－0054－02

1 超聲波檢測的基本原理

新型的超聲波技術TOFD是一種可以精確測量部件內部缺陷與平面曲線在壁厚方向上的高度的技術，其操作簡單直觀，與以往的超聲波技術不同。目前采用的TOFD技術是利用固體中聲波傳遞最快的縱波在缺陷端實現衍射來進行測量的，如在焊接縫的兩側利用一對尺寸、頻率、角度相同的縱波斜向探頭并使其位置對稱，一個作為發射端、一個則為接收端。發射端的縱波從側面進入到被檢測的焊縫中。無缺陷的時候接收端接收到沿著時間表面傳播的側向波與底面發射波。而存在缺陷的部位在上述兩個波之外還會接收到缺陷位置所產生的衍射波。這就是超聲波衍射檢測的基本原理。

2 超聲波成像技術在壓力容器檢測過程

2.1 檢測過程

2.1.1 檢測設備準備

采用TOFD的檢測需要利用計算機、軟件系統、探頭與之間等幾個部分組成，為了適應壓力容器的檢測，需要根據檢驗對象的材料、厚度等進行組合與應用。具體需要注意以下幾個方面：探頭型號選擇，如對75 mm以下容器壁進行檢測需要的探頭為單探頭，檢測鐵素體鋼材時應根據相關的規范進行選擇，而對奧氏體或者其他高衰減的材料應降低探頭的頻率或者增加晶片的大小。如對75 mm以上的容器壁進行檢測一定要采用組合的方式進行掃描，其組合的方式應按照相關的規范選擇；探頭距離選擇：在檢測前應對所選用的探頭的距離進行調試，以此獲得最佳的檢測效果，超聲波檢測的最佳探頭距離應按照圖1所示，并利用公式PCS＝2dtgθ進行計算，其中d是缺陷深度；θ則是探頭的角度。

圖1 檢測探頭間距選擇

增益性校對，采用超聲波衍射檢測雖然不是在波幅的基礎上進行檢測和定量分析，但是增益對儀器的靈敏度影響較大，因此必須在具有合適的增益保證下完成，才能在掃描中發現缺陷。多數檢測中，單個超聲波探頭組的增益設置是將表面的波高達到滿屏的40%～90%，以此保證測量的效果。

對聲速和探頭角度的校對，聲波在不同材料中傳遞的速度不同，因此檢測前應對聲波的速度進行校對，另外探頭的楔塊在多次使用后會產生磨損，探頭的角度會發生微量改變，檢測前必須對此進行校正，聲波速度與探頭角度可以通過橫通孔來完成調整。

2.2 檢測軟件與硬件配置

在開始進行檢測前應對軟件與硬件設備進行檢查，主要是調整其主要參數使之符合檢測需求，如：采樣率、掃描間距、速度等。采樣率選擇在50 mm內時應選擇A－掃描信號之間最大采樣間隔通常為1 mm；對于壁厚較大的容器，A－掃描信號之間最大的采用間隔可以為2 mm；掃描距離設定，按照被檢容器的尺寸和超速設備的內存來設定檢測是掃描的距離；掃描速度設定，設定合理的掃描速度主要是在保證高效的前提下控制檢測的質量，保證不丟失數據。掃描速度應根據耦合能力和電子系統的數據存儲能力而定，通常B－掃描數據丟失不會超過整個掃描檢查量的5%，而且不要出現連續丟失的情況。

2.3 檢測操作過程

將發射探頭和接收探頭分別放置在壓力容器焊縫的兩側，首先沿著焊縫進行B－掃描，如焊縫、熱影響區沒有缺陷的時候，會觀察到2個超聲波信號，一個是聲波在表面傳播的脈沖信號；一個是時間底部反射的聲波信號，兩個脈沖信號應位于發射探頭和接收探頭之間的最短與最長聲波程內。兩個信號是檢測的基本參考信號，如果焊縫中存在缺陷，超聲波的大部分能量就會在缺陷的表面出現反射，而一部分能量則會在缺陷的上下端產生衍射效應，且會被接收端檢測出來。因為B－掃描不能確定缺陷距離探頭的中心位置，因此在第一次掃描后應針對存在缺陷的位置進行二次掃描，此次應垂直與焊縫的方向進行D－掃描，完成后保存資料為成像做準備。

3 超聲波成像技術的應用

利用超聲波進行檢測結束后就會形成一個圖形，見圖2，并可以獲得相應的形狀、尺寸等數據，在對成像進行分析的時候主要分為兩步。

第一步：根據圖像對缺陷進行的定性分析，即確定其性質，依據的是圖像的形狀和密集程度等；第二步：根據圖像對缺陷進行定量分析，主要包括尺寸、位置等參數信息，缺陷的高度則是利用其上下端的衍射信號的時間差進行計算獲得，應注意的是上下端的回波位置是相反的，缺陷長度則是利用成像獲得，深度是利用表面波與缺陷上端的衍射波的時間差計算獲得，缺陷距離探頭中心線的距離利用D－掃描求出。至此就可對壓力容器中所存在的缺陷進行全面的定量分析，從而指導選擇處理措施。

4 結束語

利用超聲波衍射探測是一種較先進的無損檢測技術，其檢測所形成的直觀的形象化圖像可以明確的對壓力容器部件上的缺陷進行描述，利用計算機來處理數據更可以很快的對缺陷完成定性與定量的分析。

參考文獻：

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［2］郝曉軍，牛曉光，郝紅衛，代真，郭立峰.結合TOFD與脈沖反射法的復合超聲檢測系統的研制［J］.無損檢測，2010（01）.

［3］孔立峰，李樹學，羅光華，楊景標.TOFD檢測技術的應用［J］.河北工業科技，2009（03）.

Ultrasound Imaging Technology’s Application in the Pressure Vessel Inspection

Yao Mengxi, Li Dan

Abstract: The ultrasonic imaging technology can intuitively reflect the actual shape of detection defects, and can use computer software to complete the qualitative and quantitative description, and obtain good results in the pressure vessel inspection.

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超聲波技術在各行各業中都有運用到，分為檢測超聲和功率超聲，檢測超聲中超聲作為信號使用，如B超，雷達，水聲應用。功率超聲就是大功率超聲，利用聲能的機械作用，熱作用，空化作用，生物醫學作用（粉碎，乳化等），化學作用?？梢詰脕磉M行超聲焊接，超聲化學，超聲清洗，超聲加工（打孔，雕刻，拋光等等），超聲治療，超聲手術，超聲美容，超聲波與超聲懸浮。

【關鍵詞】超聲波 超聲波霧化加濕技術 暖通空調

科學家們將每秒鐘振動的次數稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲（Hz）。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20Hz～20000Hz。當聲波的振動頻率小于20Hz或大于 20000Hz時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。

1.暖通空調的趨勢

暖通空調是結合了采暖、通風、空氣調節等功能為一體的新型空調產品。隨著我國住宅產業的發展，我們國家在建筑方面使用的能耗已約占全社會能耗的28%左右，那么在建筑節能方面越來越受到國家和各部門的重視。目前在我國實施建筑節能65%的標準，暖通空調系統作為辦公樓、住宅的耗能大戶，暖通空調對整個建筑物的能耗有著直接的影響。所以，暖通空調的發展受到了多方面的關注。

1.1節能環保成為行業趨勢

暖通空調作為消耗資源大的生活用品，那么暖通空調在節能的社會環境下受到了廣泛關注。隨著暖通空調行業的不斷發展，產品的發展布局正在悄然發生變化。低碳節能已經成為暖通空調的基本要求。暖通空調的生產正在朝著新能源、代替能源的方向發展。

節能環保時代的到來，為我們企業的發展提出新的要求。以能源為主的大型企業應該作為行業的領頭羊率先發展新的節約能源或者代替能源在空調領域的發展。小企業在這里將迎來的是挑戰，緊隨著時代的要求發展。所以說暖通空調迎來的是行業的趨勢。

1.2空調產品注重體驗

目前暖通空調的產品設計更加注重用戶的舒適體驗，通過優化后的空調，來改善室內環境。實現溫度、濕度、凈空氣、風向可控，帶給用戶提供更加舒適的生活環境。

2.超聲波運用在空調中是對消費者需求滿足

我們可以看出消費者對空調的主要要求是在：換氣功能、殺菌功能、除濕功能、除甲醛功能和只能控溫。那么一般的市場上的空調的主要作用在于控溫，不具備以上等功能。但是超聲波技術運用在空調領域呢？我們從上文的論述中可以看出，超聲波的主要功能就有殺菌功能、除濕功能和除甲醛功能。能滿足消費者的需求，同樣在空調領域有新的開篇，能順應時代的要求，是超聲波運用于空調領域的價值最高體現。

3.超聲波霧化加濕技術運用于暖通空調領域

理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質中傳播時，介質質點振動的頻率很高，因而能量很大。隨著技術的不斷發展，超聲技術成為與機械、物理、電子等多學科相聯系的高新技術，這取決于超聲波頻率高、波長短，具有傳播方向性強，遇到障礙物易反射的特點的這些特點使得超聲波技術在暖通空調中也有著廣泛的應用。在霧化加濕、增強除垢、促進換熱傳遞等多方面有可嘉的研究成果。本文介紹超聲波技術在暖通空調領域的研究和應用現狀。

隨著國民經濟的提高，人民的生活水平也不斷的提高，人們對自己房間的空氣的品質也越來越關注。然而空氣的濕度是一個很重要的環境衡量參數。室內空氣濕度底的話空氣十分的干燥很容易就會引起口腔、鼻子、呼吸道黏膜的干燥。這樣的話會降低我們的呼吸道的生理防線會讓我們更容易的感冒。有時還會出現表面皮層的龜裂，使皮膚出現掉皮現象。另外在生活中的部分生產中，則需要保持一個良好的穩定的濕度環境，濕度不合適會影響到產品的質量，嚴重的還會造成生產事故（如紡織車間、花炮原材料生產車間等），因此加濕技術得到很大的關注。

3.1常用的加濕技術有很多種，有離心加濕，濕膜加濕、壓噴霧加濕、電加濕、汽水混合加濕、超聲波加濕等。

3.2超聲波加濕噪音小、產生的水霧度底、清潔度高；而且水霧中含有大量的負離子，并且可以有效的吸收空氣中的甲醛，尼古丁等有害氣體，再增加空氣好的濕度的同時還凈化了空氣提升的空氣的質量。如今超聲波加濕器早于廣泛的應用于家庭，特別是在我國的北方地區，在冬季室內干燥所以應用的特廣泛。超聲波技術還用于中央空調的清潔、加濕、除靜電。保持環境濕度的同時還給了大家一個高品質的空氣，從而提高了人們的身體健康指數。

3.3超聲波加濕技術有兩種，一種是通過超聲波霧化噴頭實現；另一種是通過用換能器的機械振動產生超聲波霧化液體。

3.4換能器機械振動引起超聲霧化是利用高頻激勵電路產生高頻電信號，并通過換能器轉換為機械振動。關于超聲霧化形成的原理，有著不同的理論，一種理論說超聲信號傳播到液體中，超聲波在液體中傳播，在液體里發生空化，引起了微波導致了液體打霧化形成。另一種理論被稱為超聲波在液體中傳播，表面波不穩定引起的表面張力波導致霧的，這種理論被叫為張力波理論。

利用超聲波霧化噴頭實現超聲霧化加濕技術，其原理是利用聲波共振原理，當壓縮的空氣撞擊共振腔時，氣流的出口與共振腔之間產生聲波，而聲波又在共振腔內產生反射形成共振，當共振的頻率達到超聲波的頻率時，水就能得到很好的霧化。

3.5超聲霧化液體可以讓我們得到均勻且大小可控的的霧滴，并且會隨著聲波頻率的提高而使霧滴的尺寸變得越小，超聲波霧化效果還受超聲波的強度影響，超聲強度越大，霧化量越就越大。

地暖毛細管網、恒溫恒濕的空調系統可以更好改善室內環境。超聲波運用在暖通空調中可以幫助用戶吸收室內的煙味、甲醛、增濕等功能在很大程度上滿足客戶的需求。在追求節能環保的同時，暖通空調更加注重人體功能學設計，開發多種人性化功能，滿足消費者的多方面需求。推動著暖通空調行業不斷可持續發展。

參考文獻：

篇6

本導盲系統主要由單片機控制電路，太陽能供電電路，以及報警裝置等組成。系統的硬件結構框見圖2。

1．1單片機控制電路單片機控制電路主要由單片機進行控制，包括超聲波發射電路與接收電路，其電路圖見圖3。其中stm32f103為單片機，TVG為時間電壓增益控制器，PreAmpH和PreAmpL分別為高頻通道和低頻通道的前置放大器，BPH和BPL分別為高低頻通道帶通濾波器。單片機控制電路采用收發一體式的超聲波傳感器。當單片機接到啟動命令后，立即從I/O口發送出一串頻率約為40KHz的高頻信號，而后發送出一串頻率約為25KHz的低頻率信號，同時計時器開始計時，這兩種頻率的信號被功率放大后，推動超聲波換能器發出兩種頻率的超聲波。發出的超聲波遇到障礙物反射后，形成回波，回波經由前置放大、帶通濾波及檢波后，形成高頻回波脈沖和低頻回波脈沖。由于高頻聲波先發出，對同一目標，高頻回波脈沖先到達接收器，因此用高頻超聲波探測近距離的目標;而遠處的目標由于高頻超聲波被空氣吸收而大幅衰減，所以回波只有低頻聲波?；夭ㄐ盘杺鞯絾纹瑱C后計時器停止計時，通過發射接收超聲波的時間差就可計算出障礙物的距離。由于溫度對超聲波傳播的影響較大，因此還必須及時對聲速進行修正?？諝庵新曀倥c溫度的關系為。因此需要在上述超聲波發射接收電路中加入一個數字溫度傳感器Ds18B20，實時檢測環境溫度，并將通過傳感器將測得的溫度T轉化為一個與其成正比的頻率信號f，傳至單片機處理后來修正聲速，從而使測得的距離更精確。

1．2供電裝置供電模塊由太陽能電池板、太陽能控制器以及可充電的鎳氫蓄電池等組成。將太陽能電池板置于導盲儀外部，產生的直流電為主控制電路供電，并將多余電量貯存在蓄電池中。目前常用的太陽能電池為硅太陽電池，其工作原理是:當入射光能量大于硅的禁帶寬度時，會在其內部形成電子-空穴對，在結電場的作用下，大部分光生空穴被推到P區，而光生電子被推到N區。隨著太陽光的不斷照射，光生電子和空穴會在N區和P區不斷積累，從而在兩側產生一個穩定的電位差，即光生電動勢。太陽能供電模塊工作框圖見圖4。

1．3報警裝置報警裝置采用HYV040語音芯片，它是一款功能強大的語音編程芯片，抗干擾能力強，性能穩定，具有自動節電控制功能，將導盲儀的所有探測距離需要播放的語音(如“前方障礙物距離為1米”)按不同結果錄制好，通過語音芯片配套的語音編程軟件直接下載到OTP存儲器中永久儲存。將經過單片機計算出的障礙物距離傳至語音芯片，芯片中的程序根據檢測數據的處理結果判斷并選擇要播放的語音段，并將聲音信號送到輸出端，通過揚聲器來播放障礙物距離。

2軟件設計

該導盲儀的軟件設計主要由主程序、超聲波發射接收子程序和數據處理子程序等組成，其控制核心為stm32f103單片機。單片機控制超聲波傳感器先發射10～16個完整波形的高頻超聲波，然后發射4～8個完整波形的低頻超聲波，并啟動定時器定時，當檢測到高頻或低頻回波時計時器停止計時，讀取時間差。同時溫度傳感器將檢測的環境溫度轉化成頻率信號傳至單片機以修正聲速，從而計算出障礙物的距離。探測結果傳至語音芯片，判斷并選擇要播放的語音段，播放障礙物距離以提醒盲人。

3聲場模擬分析

超聲波聲場即充滿超聲波的空間，超聲場中的聲壓分布可以反映超聲波的聲場特性。超聲波某一點在某一瞬間所具有的壓強與超聲波聲場不存在時同一位置的靜態壓強之差稱為該點的聲壓。為研究不同頻率的超聲波傳播時的超聲場分布情況，用水作為傳播介質，采用直徑12mm的超聲波換能器，利用matlab軟件對不同頻率的超聲波聲場進行仿真，得到的聲壓分布圖見圖6。從圖6中可以看出，頻率高的超聲波輻射范圍小，但聲能集中在中心軸線的能力提高，測量精度高，因此適用于探測近處的物體。而頻率低的超聲波輻射范圍廣，可以到達遠處目標，因此可以用來探測遠處的物體。

4結論

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關鍵詞：超聲波探傷；鋼結構；焊縫

由于鋼結構具有重量輕、強度高、剛度大等特征，目前已在煉油、石油化工、建筑、橋梁、場館、水電等工程中廣泛應用。在制作并安裝鋼結構過程中，需要通過焊接工藝來實現，而超聲波探傷技術作為確保鋼結構焊接質量的根本保障，當前在鋼結構產品中的應用廣泛。以下將對具體內容進行分析與闡述。

一、超聲波探傷技術的特征與應用范圍

1、超聲波探傷技術的特征

所謂超聲波，主要指超聲振動通過介質進行傳播，實際上就是在彈性介質中，以波動形式進行的機械振動，其振動頻率大于20KHz。通過應用超聲波探傷技術，可檢測厚度大的鋼結構材料，其檢測速度快、成本低，可準確定位、定量缺陷，對人體不會產生任何危害，同時提高大面積缺陷的檢測效率。因此，當前超聲波探傷技術已成為無損檢測的主要途徑，在鋼結構生產實踐中廣泛應用。超聲波探傷技術在鋼結構焊接中的應用，具體特點分析如下：

①當超聲波處于介質中，一旦遇到界面攔截，就會產生反射；

②超聲波的傳播力度較大，對鋼結構產生較強的穿透力；

③超聲波的振動頻率越高，指向性就越好；

④超聲波的衰減、聲速、阻抗等特征，給超聲波的運用提供了更多信息。

2、超聲波探傷技術的應用范圍

當前，超聲波探傷技術的應用廣泛，尤其在工業無損檢測中發揮重要作用。超聲波探傷技術，可應用于各種鋼結構的軋制件、鍛件、鑄件、焊縫等；（以及）機械零件、電站設備、鍋爐、船體、結構件等，也可應用超聲波探傷技術。超聲波探傷技術既可采取自動化方式，也可采取手動方式。以物理性能檢驗角度來看，利用超聲波探傷技術，可檢測材料的厚度、硬度、深度、液位、流量、晶粒度等參數。

二、鋼結構焊縫的評定與檢驗

在鋼結構的鋼板中，一般要求應用超聲波對全焊透的一級焊縫、二級焊縫進行探傷。如果應用超聲波探傷難以做出準確判斷，則采取射線探傷方式。實際上，超聲波探傷并不是鋼結構焊縫的唯一檢驗辦法，如果難以確定缺陷，也可借助更多輔助探傷方法。

對于一級焊縫與二級焊縫，應用超聲波探傷時，需先確定其評定等級和檢驗等級。一級焊縫的評定等級是Ⅱ級，二級焊縫的評定等級是Ⅲ級；一級焊縫的檢驗等級是B級，二級焊縫的檢驗等級也是B級。在實際進行超聲波探傷檢測過程中，其檢驗等級則分為A、B、C三個等級，一般鋼結構中的焊縫超聲波探傷采取B級檢驗。以下將對B級檢驗進行重點分析：

對于B級檢驗來說，原則上從某一角度，將探頭在焊縫的單面實行雙側探測，同時檢測整個焊縫的截面。如果鋼材的厚度＞0.1m，則采取雙面雙側檢驗方式；由于受到幾何條件的影響，可以在鋼結構焊縫的雙面單側，采取分別兩個角度的探頭探傷；條件允許情況下，可以檢驗橫向缺陷。一級焊縫的探傷比例是100%，二級焊縫的探傷比例是20%。有關探傷比例的具體計算方法為：工廠制作的鋼結構焊縫，按照每條焊縫計算百分比，同時保持探傷長度＞200mm；如果焊縫長度不足200mm，則需要整條焊縫探傷處理?，F場制作的鋼結構焊縫，應根據類型的不同而決定。相同施焊條件下，計算焊縫條數的百分比，探傷長度應200mm，且不少于一條焊縫；應該注意的是，在實際鋼結構焊接的探傷應用中，很多檢測人員經常出現失誤。應該對工廠制作的焊縫進行逐一檢測，可以按照每條焊縫長度的20%實行探傷，同時滿足探傷長度的要求。對于在現場制作的鋼結構焊縫，可以根據焊縫條數來計算準確的探傷比例，但也要滿足探傷條數與長度的相關要求。

三、鋼結構焊接缺陷的識別

對于焊縫中常見的幾種缺陷，回波特性有所不同，現具體分析如下：

1、氣孔

在鋼結構焊接過程中，由于焊接池中的高溫，吸收了大量的氣體；或者由于冶金而產生的氣體，在徹底凝固之前沒有溢出，而是殘留在焊縫金屬中，產生空穴現象，多以橢球形或者球形呈現。鋼結構的氣孔可以分為密集氣孔與單個氣孔兩種形式；密集氣孔產生的超聲波為一簇反射波形式，波高會隨著氣孔的大小而有所不同，當探頭進行定點轉動時，就會產生“此起彼落”的現象；單個氣孔產生的超聲波較為穩定，回波較低，無論從哪個方向進行探測，反射波基本相同，一旦探頭發生移動，則反射波立刻消失。

2、裂紋

鋼結構中的裂紋，主要是在焊接過程中或者焊接之后，在母材、焊縫等位置出現破裂而產生的縫隙。如果超聲波遇到裂紋，則波幅較寬、回波高度大，同時出現多峰現象；當平行移動探頭時，會出現反射波，波幅發生變動；而轉動探頭時，會出現波峰上下錯動的現象。

3、夾渣

鋼結構焊接中的夾渣問題，主要是殘留在金屬中的熔渣或者非金屬夾雜物，夾渣表面呈現不規則狀態。夾渣可分為條狀夾渣與點狀夾渣。條狀夾渣的回波信號以鋸齒狀為主，這種方式的反射率較低、波幅較低，波形以樹枝狀為主；當平行移動探頭時，波幅就會出現變動，從不同方向進行探測，反射波幅有所不同；點狀夾渣的回波信號則同點狀氣孔基本類似。

4、未熔合

未熔合主要是母材和填充金屬之間沒能熔合，或者金屬層之間沒能熔合。未熔合現象的反射波特征如下：進行兩側探測時，反射波的波幅有所不同，有時僅能從單側探測；當探頭平行移動時，波形則較為穩定。

5、未焊透

未焊透主要指鋼結構的焊接部分，金屬沒有完全熔透。一般未焊透現象出現在焊縫的中心線位置，長度較長。在超聲波探傷過程中，平行移動探頭，未焊透的波形較為穩定；而從兩側進行焊縫探傷時，則可獲得基本一致的反射波幅。

四、非焊接缺陷的識別

在應用超聲波探傷技術過程中，一些較為明顯的反射回波來自非焊縫缺陷，具體分析如下：

1、加強層

當采用超聲波探傷技術探測到加強層時，會出現變形反射回波或者反射回波。具體識別方法為：利用蘸有化學糨糊或者機油的毛刷，反復拍打反射回波位置，此時儀器顯示屏上的脈沖信號就會出現上下跳動，進而進行判斷。

2、錯邊

在鋼結構焊縫兩側，由于工件的厚度差異或者裝配失誤等，容易出現錯位現象。如果超聲波到達錯邊的位置，就會產生邊角反射回波。當通過焊縫的單面實行兩側探測時，就可在一側獲得較強的反射回波信號，而另一側的反射回波信號則明顯降低。

3、焊瘤

在正常鋼結構焊接中，多余的部分即焊瘤。當探頭從焊瘤的兩側進行分別檢測，都可能出現反射回波，一般對于焊瘤的超聲波探傷，反射波出現在底面反射回波之后。

參考文獻：

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[4] 張輝.對接焊縫錯邊處超聲波探傷應注意的幾個問題 [J].無損檢測，2007，（6）.

[5] 孫生玉.鋼結構焊接中的常見問題探討 [J].中國新技術新產品，2009，（2）.

篇8

超聲波圖像也會因設定而產生不同的結果，包括：探頭頻率、掃描方向、掃描深度。因此解譯一張超聲波圖像，不只要有對圖像范圍內組織與器官特性的了解，還要配合儀器的操作與設定，才能順利解譯圖像所代表的意義。三維超聲波圖像技術在現代醫學中具有相當重要的作用。本文在分析二維超聲波成像的基礎上，分析了現有的醫學超聲波三維成像技術。

1三維超聲的成像技術

可靠的數據提取是得到精確三維超聲圖像的前提。采用二維面陣超聲探頭，使超聲束在三維掃查空間中進行擺動，即可直接得到三維體數據。但二維面陣換能器的制作工藝限制了陣元數，使得三維圖像的分辨率受到了一定的限制。目前已有使用二維陣列的超聲成像系統面世。目前三維超聲數據的提取仍廣泛采用一維陣列探頭。用一維陣列探頭提取三維超聲數據，需要外加定位裝置，如目前臨床廣泛采用的一體化探頭。該探頭是將一個一維超聲探頭和擺動機構封裝在一起，操作者只要將該探頭放在被探查部位，系統就能自動采集三維數據。還有一種新型探頭專門用于解決定位問題。該探頭有三個陣列，中間的主陣列用于超聲成像，與主陣列垂直的兩個側陣列用于提取定位圖像。由于探頭移動的連續性，所以定位圖像兩兩重疊部分很大，可以通過兩側的定位圖像確定兩次采樣間的位移、旋轉，從而確定圖像的空間位置。此外，還有一些文獻提供了通過相鄰圖像的相關和圖像的斑點噪聲統計規律來確定探頭側向位移的方法。

2 三維超聲的臨床應用

2.1 三維超聲在空腔臟器中的應用

2.1.1 胃、腸道疾病 囑受檢者適量飲水或灌腸后可建立良好的透聲窗。清楚顯示胃腸道隆起性病變與潰瘍的大小、深度、邊緣形態，觀察惡性腫瘤的浸潤深度、范圍及與鄰近組織、血管的立置關系，進行術前TNM分期，對協助臨床制定相應的治療方案，具有重要意義。

2.1.2 膀胱疾病 膀胱充盈后可形成極佳的透聲窗，三維超聲與二維超聲一樣清晰顯示病變的形態、大小、數目、內部回聲，同時三維超聲還能顯示病變的整體、表面形態及腫瘤對膀胱壁的浸潤情況，從而提高了其診斷的準確性，并有助于腫瘤術前方案的抉擇。對慢性膀胱炎癥、憩室、結石、凝血塊等膀胱疾病的診斷，也顯示出優越性。

2.2 在實質性臟器中的應用

肝臟疾病 肝囊腫與肝膿腫二維超聲診斷準確性較高，而肝癌與肝內其它性質占位性病變相互間的鑒別有時較為困難。三維超聲可從不同方位觀察肝表面和邊緣輪廓，腫三維超聲成像在臨床上有廣泛的應用前景?？捎糜诰_測量和定位在產科臨床上，三維超聲成像可用于鑒別早期胎兒是否存在畸形以及檢查各個孕期胎兒的生長發育情況；在心血管疾病診斷中，可用于多種心臟疾病以及血管內疾病的檢查。盡管如此，由于價格和技術上的原因，目前三維超聲成像尚未達到臨床廣泛應用的水平，也還有不少值得研究的問題。

2.3 在婦科的應用

三維超聲對子宮實質性腫瘤的斷，有一定輔助作用。對卵巢和輸卵管病變（特別囊性變），可清晰顯示其立體外形輪廓、內部結構、有無分隔與性突起、液體渾濁度等。對盆壁轉移性病灶合并腹水的人，三維較二維超聲的診斷價值更大。文獻報道三維超聲診斷附件區惡性腫瘤時，其敏感性由二維超聲的80%增87%。此外，三維超聲于術前可清晰顯示惡性腫瘤浸及圍臟器的情況，評價腫瘤與子宮、盆壁及髂血管的關系，為中能否切除腫瘤提供有價值的資料。與此同時，應用3CDE可以顯示腫瘤內血管空間結構，并計算單位體積內的瘤血管密度，為腫瘤的定性診斷增加新的參考指標。

3 三維超聲波成像

近年來，在臨床的應用上，由于三維超聲波成像系統的技術大幅改善，使得許多醫療研究領域不斷地被開發，因而對病人的診斷以及管理上造成很大的影響。到目前為止，胎兒、心臟以及婦科方面等領域最受到大家廣泛的關注。

在三維超聲波成像中，首先建立三維結構的人體組織及器官。在臨床上雖然醫生或專業人員對人體結構上有了充份的了解，可是人體結構復雜，對超聲波切面圖像所代表的意義不能完全記憶；因此在超聲波設備旁，常常都會附上輔助的？面圖像，對應各主要部位超聲波圖像所代表的組織或器官切面位置，方便醫生進行對比。近年來，計算機的運算速度不斷提升，現在已經能在計算機上展現出逼真的3D ？體效果與多屏幕輸出功能；在計算機所呈現虛擬現實中，創造出與真實空間相類似的環境。通過對象物？引擎的開發，更以可在虛擬環境中仿真物體的真實物？特性，進而發展虛擬現實等工具與系統，并廣泛應用于建筑、工業、娛樂等領域。最典型的取得三維超聲波圖像的方法，是通過移動探頭，以線性掃描（Linear Scan）、扇形掃描（Sector Scan）或是箭形掃描（Sagittal Scan）的方式，連續取得多張二維圖像后，再給予圖像間應有的相對空間位置，最后利用表面成像法或是體積成像法來實現三維成像。

篇9

 

進入21世紀,高效、節能、環保已成為開發新興工業技術的基本理念。在節能和反應控制優化方面,微波技術和超聲波技術已被證明為是非常有效的工業技術,但是這兩類技術在應用過程中存在各自的局限性,如果能在同一裝置上同步使用微波和超聲波,由于微波和超聲波活化能量性質不同,其聯合使用時可以在改善加熱和能量轉移時發揮各自的優勢,從而大幅度提高能量使用效率,降低能量損耗,改善產物質量。其在許多工業領域有良好的應用前景,有可能成為一種新興的高效環保的綠色工業技術。

 

1 微波加熱的原理和特性

 

微波是一種非電離的電磁輻射,是頻率為300MHz～300GHz的電磁波,介于紅外線和無線電波之間。微波加熱的特性是來源于電磁輻射和物質相互作用中的能量轉化引起的發熱,大多數物質被微波加熱時主要是通過絕緣加熱作用,微波產生最有效的絕緣加熱頻率為0.915到2.45GHz[1,2]。微波輻射的激發會導致分子在外磁場內調整其偶極子,由于電場誘導的極化和重定向現象,大多數微波和物質中的反應產生了化學聯系,因此,20世紀80年代以來,發展了一門新興學科——微波化學。微波反應器應用于有機化學合成、無機化學合成和有機提取領域,大大提高了化學反應效率。微波反應器的設計需要考慮以下技術要求:(1)電場分布均勻,反應器需要能夠獨立攪拌混合;(2)在考慮到微波的穿透深度后優化設計反應器的幾何尺寸;(3)能夠對反應器內溫度和壓力控制參數進行監控;(4)反應器和配件的成本;(5)微波外泄和安全隱患。目前微波技術研究的熱點領域包括:微波與光化學;微波與壓力;微波與高溫合成;微波與等離子體;微波與真空。

 

2 微波技術的應用

 

微波技術具有以下優勢:(1)快速能量轉移;(2)大容積和選擇性加熱;(3)加熱均勻;(4)高生產效率;(5)快速的開啟關閉控制;(6)更加緊湊的設備;(7)環保。圖1為目前工業中使用的多模式微波反應器[2]。

 

目前微波在科學和工業領域得到廣泛應用。在食品工業中,微波代替常規烤箱加熱、干燥、解凍和蒸汽滅菌,可以選擇性調味、調色、避免食物的崩裂等。在橡膠工業中,微波替代傳統的使用熱空氣或者鹽浴硫化器進行橡膠脫硫。在木材加工業中,溫和的微波干燥條件能夠使產品質地均一,可以把油漆中的殘余水降到2%以下。在環保工業中,微波應用于市政垃圾處理、醫院垃圾處理、核污染處理、高毒性物質的處理、塑料回收處理等,能夠節約50%的垃圾處理成本。在生物制藥領域中,利用微波的反射、穿透、吸收、熱效應和滲透速度快等特點,將生物組織和細胞中的生理活性物質提取出來,可以顯著提高目標成分的提取量,減少提取溶劑的使用。此外,微波技術在紡織工業、皮革加工、陶瓷工業中也有非常廣泛的應用。

 

3 超聲波的原理和特性

 

超聲波是指頻率高于20kHz的聲波,其頻率下限高于人的聽覺上限。超聲波是一種波動形式,它可以作為探測與負載信息的載體或媒介,同時又是一種能量形式,當其強度超過一定值時,它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用,去影響,改變以致破壞后者的狀態、性質及結構。當超聲波在介質中傳播時,可以與介質相互作用使介質發生物理的和化學效應,具體有以下效應:(1)機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。(2)化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應,還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程,超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。(3)熱效應。由于超聲波頻率高,能量大,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。(4)空化作用。當超聲波振動在液體中傳播的音波壓強達到一個大氣壓時,其功率密度為0.35W/cm2,由于液體微粒的劇烈振動,會在液體內部產生大量微小空洞。

 

4 超聲波技術的應用

 

超聲波是一種波動形式,它既可以作為探測與負載信息的載體或媒介(如醫學中的超聲診斷),同時又是一種能量形式,當其強度超過一定值時,它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用,去影響,改變以致破壞后者的狀態、性質及結構(如超聲化學作用、醫學超聲治療等)。因此,超聲波目前廣泛應用于化學(合成化學、電化學)、醫學(超聲影像學、超聲治療)、藥學(超聲藥物輸送、天然藥物超聲提取)等學科領域。尤其超聲波清洗技術,由于超聲波清洗速度快、質量好,又能大大降低環境污染,已成為電子工業、機械工業、紡織工業、化學工業等以及日常生活中不可缺少的實用技術。

 

羅馬尼亞開發的靜態超聲反應器可以使從植物中提取藥用成分的時間從28天縮短至10小時。Prosonix公司開發的Prosonitron P500超聲反應器應用于晶體結晶,可以實現無種子誘導結晶和精確控制結晶粒徑。Hielscher公司制造的世界最大功率(16,000W)超聲反應器,被設計成三到四個單元,可以對大體積的流體進行均質、分散處理,處理量可達50m3/h。

 

5 微波-超聲波聯用技術的提出和發展

 

將微波和超聲技術聯合使用會產生什么效果?上世紀八十年代末,意大利和法國科學家提出了微波和超聲波聯合使用的概念。從作用原理分析,兩種技術是互補的,微波提供了對固體顆粒間接性加熱和選擇性加熱的可能性,超聲產生的空化作用則可以提供大量集中釋放的能量[3]。兩種技術聯合使用時在改善加熱和能量轉移時能夠發揮各自的優勢,提高能量使用效率,降低能量損耗,改善產物質量。

 

1995年,Jacques Berlan等首先制造出了實驗規模的微波-超聲波混合反應器模型。但是,實用化的微波-超聲波混合反應器的制造還存在許多技術難題,例如,如何將金屬超聲裝置放置在微波區域。人們提出了一些解決方案:包括:微波和超聲波使用分開的反應器,通過循環泵將液體從一個反應器運送到另一個反應器中;使用單個反應器同步內置超聲和微波。在此基礎上,科學家設計了不同結構的微波-超聲波聯用反應器。在新型微波-超聲波聯用反應器中,微波能量由外部產生并且由外部循環波導引導進入到反應器內部并在反應器中心定位。另一種是在反應混合物內同步采用微波天線和超聲傳感器,這種結構可以避免微波從反應器內泄漏的危險,并且在超聲強度大的時候微波天線不會受到影響。

 

目前,微波-超聲波聯用技術已展示了良好的應用前景,Cravotto 和Cintas等將微波-超聲波聯用技術應用于化學領域,結果發現兩種能量的結合能夠促使大量的化學反應發生,還可應用于天然產物的提取和化學分析的樣品準備。

 

近年來,我國已有少量關于微波-超聲波聯用技術應用的研究報道。如肖谷清等采用微波-超聲波聯用技術萃取中藥黃連中的總生物堿。楊勝丹等對采用微波-超聲波聯用技術進行中藥有效成分提取的研究工作進行了綜述。微波-超聲波聯用技術在中藥和天然產物活性成分提取中顯示了巨大的優勢?？梢猿浞掷贸暡óa生的強烈振動、空化效應、攪拌作用,和微波的反射、穿透、吸收、熱效應和滲透速度快等特點,顯著提高活性成分的提取量,縮短提取時間,同時,減少提取溶劑的使用,減少環境污染。陳東蓮等報道采用微波-超聲波聯用技術從醋酸乙烯廢觸媒中回收活性炭。

 

6 結語

 

微波和超聲波聯用技術已向我們展現出誘人的應用前景,但是這一新興技術距離實際應用還有大量的技術難題等待解決,如微波和超聲波聯用反應器高性能材料的獲得、金屬超聲波裝置與微波裝置的匹配、如何有效避免反應器內微波的泄漏、反應器的同步加熱操作和對溫度的控制等。目前微波和超聲波聯用反應器還處于實驗室研究的階段,但是,有一點我們確信不疑,一種高效環保的綠色工業技術正在向我們走來。

篇10

關鍵詞：超聲波；局部放電檢測；定位技術；開關柜；故障診斷；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM855 文章編號：1009-2374（2016）09-0039-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.09.018

1 概述

目前，高壓開關柜已廣泛用于電力系統的變電站中，是電力系統中不可或缺的重要組成部分。然而由于環境中濕氣、高溫、放電、氧化等因素，造成開關柜內電氣設備絕緣劣化，最終以局部放電的形式表現且加劇絕緣劣化，進而帶來安全事故和經濟損失，因此對局部放電信號的檢測以及定位是發現開關柜故障并對其進行及時維修的關鍵。

電氣設備在制造和加工以及運輸安裝過程中，由于工藝和制造水平等原因往往會致使設備金屬表面存在突起、絕緣子存在氣泡、裂縫、設備表面留有金屬碎屑或設備安裝過程中留有連接部位松動接觸不良等，這些情況都會造成開關柜內設備出現局部放電現象。局部放電長期存在會造成設備絕緣能力下降，引起設備故障。目前的開關柜局部放電檢測技術主要有超聲波檢測法、暫態地電壓法和特高頻法。各種方法都有其優缺點，超聲波法是近幾年出現的一種檢測方法，由于其靈敏度高、抗電磁干擾能力強、定位準確得到廣泛應用。

2 超聲波局部放電檢測技術

當高壓電氣設備內部存在局部放電，在放電過程中，隨著放電的發生，伴隨著爆裂狀的聲發射，其振動頻率在10Hz≤f≤107Hz，產生超聲波，且很快向四周介質傳播。伴隨有聲波能量的放出，超聲波信號以某一速度通過不同介質（油、SF6氣體、空氣等）以球面波的形式向四周傳播。超聲波頻率高其波長較短，因此它的方向性較強，且在空氣中衰減較大，容易進行定位。此外，聲能與放電釋放的能量之間是成比例的，因此誕生出幅值比較法。根據超聲波在空氣中的速度是一定的，誕生了時間計算法進行定位。由于在開關柜內部件眾多，而且超聲法檢測只能從開關柜縫隙中檢測，有的局部放電用時間差法計算相對較為復雜，而幅值比較法由于應用方便、結果直接，常用于現場實際檢測中。

超聲波局部放電檢測技術是通過超聲波傳感器對電力設備中局部放電時產生超聲波信號進行檢測，從而獲得局部放電的相關信息，實現局部放電監測。由于開關柜帶電部件較多，電磁環境較為復雜，但超聲波法能有效規避這些電磁干擾，對于一些有超聲信號的熒光燈和電磁振動等機械波干擾較難排除，因此檢測時應閉燈和盡量排除某些振動干擾。

開關柜超聲波局部放電檢測儀主要由傳感器、耳機和檢測主機組成，其中超聲傳感器為敞開式，將傳感器沿著開關柜體的空氣縫隙掃描監聽，同時注意耳機中聲音和屏幕示數的變化。當檢測到有異常信號時，應該在異常信號周圍多布置幾個測點檢測，找到信號最大值位置，再根據現場開關柜內電氣設備情況進行綜合診斷。

3 超聲波局部放電檢測技術的應用

圖1 T412開關柜超聲波測試點圖

圖2 2號站變開關柜超聲波測試布點

本文以長治某220kV變電站的35kV開關柜為例，應用超聲波局部放電檢測技術對設備疑似放電部位進行帶電檢測和定位。35kV T412斷路器開關柜布置超聲測點如圖1所示，測試數據見表1；35kV 2號站變開關柜布置超聲測點如圖2所示，測試數據見表2。

表1 T412開關柜超聲測試數據

檢測部位 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦

檢測結果（dB） 17 13 8 16 13 11 5

表2 2號站變開關柜超聲測試數據

檢測部位 ⑧ ⑨ ⑩ ? ?

檢測結果（dB） 15 13 9 9 13

兩個開關柜為相鄰的開關柜，因此通過測試數據和放電聲音的音量大小可判斷超聲信號最大區域為兩開關柜相鄰的縫隙的中上部，其超聲波信號更是達到19dB，超聲信號最大值區域如圖3所示：

圖3 超聲信號最大值區域

結合開關柜的內部結構，這里正是斷路器出線經穿墻套管和站變連接的部分，因此初步判斷為穿墻套管內部臟污或有懸浮電位等引起的局部放電。信號最大值位置開關柜的側視圖如圖4所示：

圖4 超聲信號最大值開關柜側視圖

4 解體驗證

通過對開關柜超聲局部放電信號檢測和結構分析，初步判斷出開關柜內部穿墻套管存在放電缺陷，并得出了大概的放電類型，但對于具體放電位置和原因還有待進一步確定，對此，檢修試驗人員申請停電后打開開關柜柜門進行查看，發現2號站變開關柜穿墻套管屏蔽線斷裂，如圖5所示。致使引線母排與套管內壁和屏蔽線處于不同電位，使得屏蔽線對母排的絕緣護套發生懸浮放電，且在母排上有明顯放電痕跡，如圖6所示。

圖5 A相套管屏蔽線斷裂

圖6 引線母排上懸浮放電痕跡

5 結語

超聲波局部放電檢測技術是目前發現開關柜內部電氣設備因接觸不良、臟污、懸浮電位、自由金屬顆粒等引起的局部放電最有效的手段之一，尤其是對開關柜內外絕緣發生的爬電和表面局部放電更為有效。超聲波在空氣中衰減較大，這就為超聲波局部放電在定位上得到了更方便的應用。而開關柜內電氣設備較多、電磁環境復雜，幅值比較法不失為一種簡便快捷的現場超聲波定位方法。

參考文獻

[1] 駱東松，范鵬飛.超聲法在檢測高壓開關柜內局部放電的應用[J].電子設計工程，2015，（6）.

[2] 劉新宇，王衡.一起應用超聲法檢測高壓開關柜局部放電的案例分析[J].新疆電力技術，2011，（3）.