一體式超聲波破碎儀是一種利用超聲波能量對(duì)樣品進(jìn)行破碎的設(shè)備，廣泛用于生物、化學(xué)、材料等領(lǐng)域。超聲波是頻率高于20kHz的機(jī)械波，其能量主要來源于聲波振動(dòng)。在超聲波破碎儀中，通過超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)換能器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，進(jìn)而產(chǎn)生高頻振動(dòng)。這種振動(dòng)在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交替的壓強(qiáng)變化，從而形成空化現(xiàn)象?？栈F(xiàn)象是指液體中的微小氣泡在負(fù)壓作用下迅速膨脹，然后在正壓作用下突然閉合，產(chǎn)生高溫高壓的沖擊波。這種沖擊波可以對(duì)樣品產(chǎn)生強(qiáng)烈的破碎作用。
我們今天來探討一體式超聲波破碎儀內(nèi)部能量的變化過程：
當(dāng)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電信號(hào)時(shí)，換能器開始工作，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。在這個(gè)過程中，換能器內(nèi)部的壓電陶瓷片受到高頻電信號(hào)的作用，發(fā)生周期性的伸縮變形。這種變形使得換能器內(nèi)部形成往復(fù)運(yùn)動(dòng)的聲波。當(dāng)這些聲波傳入液體介質(zhì)時(shí)，由于液體的密度和彈性特性，聲波會(huì)在液體中傳播并逐漸衰減。同時(shí)，聲波在傳播過程中會(huì)與樣品發(fā)生相互作用，使樣品受到破碎力的作用。
在空化過程中，液體中的微小氣泡在負(fù)壓作用下迅速膨脹，形成一個(gè)充滿氣體的小囊泡。隨著聲波的傳播，這個(gè)小囊泡會(huì)跟隨聲波一起振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)達(dá)到一定幅度時(shí)，小囊泡內(nèi)的氣體受到壓縮，壓力迅速升高。當(dāng)壓力超過液體的飽和蒸氣壓時(shí)，小囊泡突然閉合，釋放出高溫高壓的沖擊波。這種沖擊波可以對(duì)樣品產(chǎn)生強(qiáng)烈的破碎作用。
超聲波破碎儀內(nèi)部能量的變化主要包括電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過程以及空化現(xiàn)象產(chǎn)生的沖擊波對(duì)樣品的破碎作用。通過對(duì)這些能量變化的控制和調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品破碎程度的精確控制，滿足不同實(shí)驗(yàn)需求。
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