[发明专利]一种利用声悬浮液滴测量液体中声压振幅的方法

权利要求书

1.一种利用声悬浮液滴测量液体中声压振幅的方法，其特征在于包括以下步骤：该方法首先将连续相液体加入前面板设有刻度的透明矩形槽体，使用微量移液器向连续相液体中滴加微小的与连续相液体不互溶的液滴，开启位于矩形槽体底部的超声波换能器，并通过功率放大器调节超声波换能器的输出功率，使得微小液滴在连续相液体中恰好悬浮；通过设置在矩形槽侧方位的高速摄像仪拍摄微小液滴的图片1，此时微小液滴位于高速摄像仪的焦距处；随后使高速摄像仪沿其焦距方向水平移动，使矩形槽体的刻度位于高速摄像仪的焦距处，拍摄矩形槽体前面板的图片2，对图片1和图片2进行图像处理分析，数据化微小液滴在该电功率下的悬浮位置；逐渐增大功率放大器输出功率，依次得到微小液滴在不同电功率下的悬浮位置，高速摄像仪重复拍摄微小液滴与前面板的图片，进行图像处理，数据化微小液滴在不同电功率下的悬浮位置；最后通过微小液滴的悬浮位置来反算连续相中不同超声电功率下声压振幅的大小，位置越接近压力波节，连续相中的声压振幅越大；

所述调节功率放大器输出功率，使得微小液滴在介质中恰好悬浮，对应微小液滴的悬浮位置为压力波节下方λ/8处，λ为连续相中的声波波长；

上述数据化微小液滴在该电功率下悬浮位置的方法包括如下操作：

(1)首先将高速摄像仪拍摄得到的微小液滴图片1和矩形槽体前面板图片2利用计算机图像处理软件叠加在一起，合成图片3；

(2)然后，利用计算机处理图片3，获得微小液滴在图像中竖直位置；

(3)最后，以矩形槽体前面板上的刻度线为参考，将微小液滴在图像中的竖直位置换算成微小液滴在矩形槽体前面板刻度中的位置坐标，

该位置水平线即为微小液滴悬浮的最低位置，将微小液滴悬浮的最低位置设置为竖直方向的零基准线。

2.根据权利要求1所述的一种利用声悬浮液滴测量液体中声压振幅的方法，其特征在于：所述加入矩形槽体中的连续相液体高度为连续相液体中半波长的整数倍，以此在连续相液体中建立驻波场。

3.根据权利要求1所述的一种利用声悬浮液滴测量液体中声压振幅的方法，其特征在于：所述使用微量移液器向连续相液体中滴加微小液滴中，通过实验研究发现，微小液滴粒径的大小对悬浮位置没有影响，本方法施加的微小液滴直径大小在700μm到2400μm之间。

4.根据权利要求1所述的一种利用声悬浮液滴测量液体中声压振幅的方法，其特征在于上述通过微小液滴的悬浮位置来反算连续相中不同超声电功率下声压振幅的大小：

首先将不同电功率下的微小液滴位置坐标转换成零基准线下的相对坐标，再将微小液滴的相对位置坐标无量纲化，即所有坐标均除以λ/8，将无量纲化的坐标代入声压的反算公式(1)中的z′，将连续相液体与微小液滴的物性数据代入公式(1)中相应的参数，计算得到连续相中的声压振幅的大小P_a，

所述声压的反算公式如下：

其中ρ_w为微小液滴的密度，ρ_o为连续相的密度，g为重力加速度，P_a为连续相中的声压振幅，λ为连续相中的声波波长，c_o为连续相中的声速，为微小液滴的密度与连续相的密度的比值，σ为微小液滴中的声速与连续相中的声速的比值。