[发明专利]一种超声空化反应测量装置及基于时差法的测量方法

权利要求书

1.一种超声空化反应测量装置，其特征是，包括

盛放反应液体的反应容器，

与所述反应容器紧密结合并驱动反应容器内液体发生空化效应的超声换能器，

嵌于所述反应容器的器壁中的检测换能器，

信号发生装置发出的信号经功率放大装置后驱动所述超声换能器，

另一信号发生装置发出的信号驱动所述检测换能器，

超声传播时间差测量装置采集读取检测换能器的信息。

2.根据权利要求1所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述检测换能器包括发射换能器和接收换能器，发射换能器和接收换能器相对地嵌于反应容器的器壁中，其间距为检测信号的传播距离L。

3.根据权利要求2所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述另一信号发生装置发出的信号驱动所述发射换能器。

4.根据权利要求2所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述超声传播时间差测量装置分别与所述接收换能器端、所述发射换能器端连接。

5.根据权利要求4所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述发射换能器经滤波装置与所述超声传播时间差测量装置连接。

6.根据权利要求1所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述反应容器浸于一冷却装置中，冷却装置中的液面高于所述反应容器口。

7.根据权利要求1所述的一种超声空化反应测量装置，其特征是，所述超声传播时间差测量装置包括数字示波器。

8.一种基于时差法的超声空化效应测量方法，其特征是，用超声传播时间表征空化效应，以不同声强下测得的超声传播时间与未加超声时的传播时间之差Δt作为时差测量信号。

9.根据权利要求书7中所述的基于时差法的超声空化效应测量方法，其特征是，测量步骤为：

(1)向反应容器中加入适量的液体，并将整个超声换能器置于液体中；

(2)信号发生装置产生的信号经功率放大器放大后驱动超声换能器；

(3)用另一个信号发生装置产生另一个频率的波形信号驱动发射换能器；

(4)每个声功率加到超声换能器上使空化效应达到稳定后，间隔一定时间在水温未发生变化之前快速测量数组数据；

(5)用超声传播时间差测量装置采集并获取测量的数据，计算其平均传播时间；

(6)维持测量条件不变，改变功率放大器输出功率，重复测量步骤(1)-(4)，测定不同功率下超声的传播时间t；

(7)计算得出不同声功率下的超声的传播时间与未空化时的传播时间差即时差测量信号Δt。

10.根据权利要求书8或9中所述的基于时差法的超声空化效应测量方法，其特征是，时差测量信号Δt与液体中所含微量气体的浓度x存在以下关系：

Δt=L(1γRTM-1Klρl)x]]>

式中，L为发射与接收换能器之间的距离，k_l是绝热环境条件下的液体体积弹性系数，ρ_l为液体密度，R为摩尔气体常数；T为绝对温度；M为气体的分子量；γ为气体的定压比热c_p与定容比热c_v之比，即γ＝c_p/c_v。