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对超声波清洗机噪声频谱特性的研究与分析

      超声波清洗机主要包括3个部分,即超声波发生器、清洗水槽和粘在水槽底部的换能器阵.超声波发生器提供给换能器一定频率的电磁振荡能量,换能器在超声波发生器的激励下发生共振,将电磁振动信号转化为换能器的超声振动,进而推动与其机械振动系统相连接的水介质振动,向水中辐射超声波.超声波在液体中传播时将引发空化[4,5].液体空化时伴随有空化泡的非线性振动以及空化泡的崩溃,前者会产生各次谐波和分谐波;后者则会辐射出连续噪声.这些成分相互叠加会形成液体空化噪声.
       人们对液体空化噪声进行了研究,从所得的频谱图上发现,超声波空化噪声谱频带较宽,表现为在连续谱的背景上另加一些谱线.线谱的频率对应于激发声波的频率及其谐波和分谐波频率.液体中的空化噪声透过水与空气界面向工作空间辐射,这成为危害工作人员身心健康的主要因素.
       目前常用超声波清洗机的工作频率多选在20~40 kHz之间,这虽可得到较大的空化强度,但空化引起的噪声也大,对长期处在这种环境中的操作人员身体可造成不同程度损害[4].已有的实验结果表明,噪声对人体生理机能的影响与噪声的特性有关.作者在分析超声波清洗噪声成因的理论基础上,测量了工作频率分别为21±0.5、27±0·5、38±0.5 kHz的超声波清洗机的噪声强度,并用两种方法测量了其噪声频谱.
       这为进一步采取降噪措施和研究超声波清洗噪声对人体的生理危害提供实验依据.当3种超声波清洗机的输出声强度相同时,超声波清洗机在20~40 kHz范围内工作频率越高,其向工作环境中辐射的空化噪声强度越低,这与现有理论一致.
        a、b、c分别对应工作频率为21±0·5、27±0·5、38±0·5 kHz的3种超声清洗机工作时水槽上方15 cm处的噪声频谱图,纵轴表征各个频率成分所对应的声压级值.从图中可以看出,超声波清洗噪声在0~80 kHz范围内均有分布,其中以高频噪声为主,高峰位于工作频率处.比较图2中各超声清洗机对应的噪声频谱图,可以发现,随超声波清洗机工作频率的提高,三主频分量呈下降趋势,其他频率对应的相对声压值也有所降低.这与液体中超声波频率降低时空化噪声强度增大有关.

点击次数:  更新时间:2012-11-28 14:53:54  【打印此页】  【关闭

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