下载文档原格式
超声波雾化器设计超声波雾化器主要由振动器、液体喷嘴、压电陶瓷和电子控制器等组成。
振动器是超声波发生器，能够将电能转化为机械振动。
液体喷嘴是将待雾化的液体通过超声波振动转化为雾状物的部件。
压电陶瓷是超声波雾化器的关键部件，它能够将电能转化为机械振动，并将振动传递给液体。
超声波雾化器的工作原理是利用超声波振动产生液体的微小颗粒，形成雾状物。
当电流通过压电陶瓷时，它会引发压电效应，使陶瓷振动。
振动的压电陶瓷会传递给液体，产生驱动力。
液体通过喷嘴喷出，并在振动的作用下，形成微小颗粒，最终形成雾状物。
控制器用来控制超声波发生器的频率和强度，以达到所需的雾化效果。
1.振动器的选择：振动器的选择应该考虑到振动频率和功率的要求。
通常，振动频率在1-5MHz之间，功率在1-100W之间。
常用的振动器有压电陶瓷和压电膜两种。
2.喷嘴的设计：喷嘴的设计应该考虑到液体的流动性和喷射效果。
喷嘴的形状和大小会对雾化效果产生影响。
3.控制器的设计：控制器应该能够调节超声波发生器的频率和强度，以满足不同颗粒大小和雾化效果的要求。
控制器还需要具备稳定性和可靠性。
4.系统的封闭性：由于雾化液体可能带有微小颗粒或微生物，所以超声波雾化器的系统需要具备封闭性，以防止外界的污染。
在实际设计中，可以采用CAD软件对超声波雾化器进行模拟和优化。
通过模拟和优化，可以得到最优的设计参数，提高雾化效果和工作稳定性。
总之，超声波雾化器是一种利用超声波技术将液体转变成雾状物的设备。
通过合理的设计和优化，可以获得高效、稳定的雾化效果。
超声波雾化器在医学、工业和家用领域都有广泛的应用前景。
课程设计名称：电子技术课程设计题目：盆景超声波雾化器设计学期：2014-2015学年第2学期专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：课程设计成绩评定表目录1.综述 12.方案论证 23.电路设计23.1电源转换模块电路 2 3.1.1变压器部分 3 3.1.2整流电路部分 43.1.3滤波电路部分的设计 5 3.1.4稳压电路的设计 6 3.2振荡电路的设计73.3雾化系统和水位监测系统94.电路总体结构设计125.仿真效果图136.结论147.性价比148.心得体会149.参考文献15课程设计任务书一、设计题目盆景超声波雾化器的设计二、设计功能设计一款适用于山水盆景配套用的能够产生云雾缭绕效果的并且由电源电路、水位监测电路和振荡电路组成的超声波雾化器。
三、设计计划电子技术课程设计共1周。
第1天：选题，查资料；第2天：方案分析比较，确定设计方案；第3～4天：电路原理设计与电路仿真；第5天：编写整理设计说明书，并提交设计结果。
四、设计要求1. 电源经降压实现36V以下直流为水位控制和振荡器提供工作电压；2. 设计方案要有比较环节；3. 振荡器驱动的超声波换能器采用加热器专用电压式超声波雾化头（晶振）。
选定频率1.65MHz。
4. 用绘图软件绘制原理图。
指导教师：谢国民时间：2015年7月6日摘要本次课程设计主要目的是超声波雾化器的设计，该设计主要分为三大部分：第一是，对220V交流电向36V以下直流电源的转化电路的设计。
对于该部分，通过以前对电源电路的学习和了解，设计了能够实现电源转换的电路；第二是，振荡电路的设计，该部分主要是以将直流电转化成能够为超声波雾化装置提供振荡频率的石英晶体正弦波振荡电路的设计；第三部分则是对超声波雾化系统的设计，该部分主要以加热雾化头断电系统的设计。
通过对这三部分的设计真正实现超声波雾化器系统的设计。
从而使用该系统实现盆景超声波雾化器的设计。
关键词：超声波雾化器；电源转换电路；振荡电路；辽宁工程技术大学电子技术课程设计1、综述本课程设计的超声波雾化系统是能够实现让盆景产生云雾缭绕效果的系统。
超声波雾化器摘要在日常生活中雾化器得到了广泛的应用，但是现有的雾化器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室内空气温湿度的监测，人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题，不仅给室内空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。
因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的雾化器显得尤为必要。
本设计采用智能控制，以AT80S51单片机为核心，外接辅助电路，通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室内温湿度的显示功能基本实现雾化器的智能化。
关键词：单片机；智能；雾化器；相对湿度；传感器；目录第1章绪论 (5)1.1概况 (5)1.2本文研究内容 (4)第2章 CPU最小系统设计 (5)2.1总体设计方案 (6)2.2CPU的选择 (6)2.3数据存储器扩展 (7)2.4复位电路设计 (8)2.5时钟电路设计 (8)2.6CPU最小系统图 (9)第3章输入输出接口电路设计 (10)3.1传感器的选择 (10)3.2检测接口电路设计 (10)3.2.1 A/D转换器选择 (10)3.2.2 模拟量检测接口电路图 (11)3.3输出接口电路设计 (11)3.4人机对话接口电路设计 (12)第4章系统设计与分析 (15)4.1系统原理图 (15)4.2系统原理综述 (15)文献 (17)第1章绪论1.1概况用途功能：超声波加湿器是采用超声波高频振荡的原理，将水雾化为一至五微米的超微粒子，通过风动装置，将水雾扩散到空气中，从而达到均匀加湿空气的目的。
现状：现有生产五个系列的产品，其基本单元均为组合或者说集成式超声波雾化器，其整体还有电源系统、供水系统、水雾输送系统等，另根据不同的使用场所、不同形式、不同要求设计的不锈钢机体，组装为不同的超声波工业加湿设备。
现有生产五个系列的产品，所具有的差别主要是在应用领域不同、控制方式不同、雾化量不同等几个方面。
首先，应用领域五个系列多种领域；其次；每个领域有侧重不同的控制方式；第三，每个场所有不同的加湿量。
多用途超声波微型雾化器该雾化器具有以下特点：分体式，即超声雾化头与电源和电路部分完全分离；便携式，体积小、即插即用、设有自保功能；高可靠，可全天候工作；雾化量大，与别墅的山水盆景配套可发生云雾缭绕的动感；特别适合过分干燥的环境对空气加湿，以利人的呼吸；在水中加入适量的某种溶剂，给被污染的居住环境消毒，以预防疾病（如把生活用醋定时雾化，可预防流感）。
此主题相关图片如下：一、电路工作原理。
该雾化器电路如图１所示，电源变压器Ｂ（ＡＣ２２０Ｖ／３０Ｗ）经降压（３６Ｖ）送Ｄ１～Ｄ４整流和Ｃ５、Ｃ６滤波后给电路提供工作电压。
雾化器工作电路由振荡器、换能器和水位控制电路等组成。
１．振荡器和换能器。
电路中的振荡器是一种由高频压电陶瓷片ＴＤ（超声换能器）组成的工作振荡器，其振荡频率为１．６５ＭＨｚ（决定于选定的ＴＤ）。
晶体三极管ＢＧ１和电容器Ｃ１、Ｃ２等构成电容三点式振荡器电路。
Ｃ１和电感Ｌ１等效并联的谐振频率比工作频率低，其作用是决定工作振荡器的振荡幅度；Ｃ２和电感Ｌ２等效串联的谐振频率比工作频率高，其作用是决定工作振荡器的反馈量，以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。
压电陶瓷片ＴＤ具有很大的等效电感，它除决定电路的工作频率外，同时又是雾化器的工作负载。
若更换压电陶瓷片ＴＤ，无需调整电路其他参数，其振荡器频率也能自动跟踪新的压电陶瓷片的频率而工作。
２．水位控制和偏置电路。
电路中的超声换能器ＴＤ（又称雾化头）和其上安装的两根水位控制触针，他们是浸没在浅水水溶液中工作的。
若长期雾化，一旦液面降低而使雾化头的水位控制触针露出水面时，振荡器会自动阻断而停止工作，这也避免了雾化头因发热而损坏。
图１电路中的ＢＧ２、ＢＧ３管、触针Ａ、Ｂ以及相关的电阻，共同组成水位控制电路。
电路工作时，电源通过触针Ａ、Ｂ和水溶液给ＢＧ３的射极提供电源。
ＢＧ３管导通工作。
ＢＧ２管起开关作用。
当ＢＧ３工作时，ＢＧ２管也导通，电源通过ＢＧ３、ＢＧ２、Ｒ３、Ｌ３向ＢＧ１管提供偏置电流，使ＢＧ１管振荡工作。
超声雾化器的工作原理和应用超声雾化器是一种利用超声波高频振动产生微小颗粒的设备。
它通过将液体喷射成微小颗粒，使其成为悬浮在气体中的雾，从而实现空气湿化、粒子喷射等应用。
超声雾化器广泛应用于医疗、农业、化学工程等领域。
超声雾化器的工作原理是基于超声波在液体中产生的驰豫振动效应。
当超声波通过液体时，它会在液体中产生高频振动。
这个振动会引起液体表面的波动，并产生微小颗粒。
超声波的频率决定了产生的颗粒大小，而振幅则控制了颗粒的密度。
超声雾化器的应用之一是医疗领域。
在呼吸疾病治疗中，超声雾化器被广泛用于给药。
通过将液体药物通过超声雾化器喷射成微小颗粒，患者可以通过呼吸吸入这些颗粒，以达到治疗的效果。
超声雾化器能够将药物雾化为非常细小的颗粒，使药物更容易被吸收到患者的呼吸系统中，提高药效。
除了医疗应用，超声雾化器也被应用于其他领域。
在农业领域，超声雾化器用于作物保护和温室灌溉。
通过将水雾化成微小颗粒，可以增加空气中的湿度，创造一个适宜的环境，促进植物生长。
此外，超声雾化器还可以将农药雾化成微小颗粒，方便喷洒到作物的叶面，提高农药的利用效率。
在化学工程中，超声雾化器被用于喷射干燥和粒子喷射。
喷射干燥是通过将液体雾化成微小颗粒，使其在热气流中蒸发，从而将液体转化为干粉。
这在粉末冶金、食品加工等领域中具有重要的应用。
另外，超声雾化器还能够将固体颗粒或液体颗粒喷射到特定的目标上，例如，用于涂层、喷漆等工艺。
超声雾化器还应用于空气质量监测和消毒。
在空气质量监测中，超声雾化器可以将液体样品转化为微小颗粒，并将其悬浮在空气中。
这使得监测设备能够更好地捕捉到空气中的微小颗粒，从而提高监测的准确性。
此外，超声雾化器还可以将消毒剂雾化成微小颗粒，通过扩散到空气中，达到消毒的效果。
总而言之，超声雾化器是一种利用超声波高频振动产生微小颗粒的设备。
它在医疗、农业、化学工程等多个领域中有广泛的应用。
通过将液体雾化成微小颗粒，超声雾化器可以实现空气湿化、粒子喷射、药物给药等功能，为各行各业带来了诸多便利。
超声雾化器设计及实验研究3.1 引言超声雾化器的主要作用是将供液装置提供的雾化液雾化，以满足各种不同的应用。
常见的雾化方式有喷嘴机械雾化和压电超声雾化两种。
传统的机械式雾化方法分为压力喷射式雾化和转杯高速旋转雾化。
压力喷射式雾化是雾化液在雾化器压力作用下具备一定动能，在高速旋转中喷出喷孔，在离心力、喷孔反作用力等力作用下，克服雾化液的表面张力和粘性力，碎裂成雾粒；转杯高速旋转雾化是雾化液以细流经管道进入安装在空心轴上的雾化转杯内，在高速旋转雾化杯的离心力作用下，紧贴在雾化杯壁面，形成的液膜随着转杯高速旋转，并不断向杯口移动直至甩出裂解成细小的成曲线运动的雾粒。
压电超声雾化有低频大功率超声雾化和高频微细雾化。
解释超声雾化机理的理论主要有表面张力波理论和微激波理论。
高频超声微细雾化在空气雾化加湿、超声雾化美容、药剂雾化吸入治疗等领域应用广泛。
低频大功率超声雾化主要应用在生物与农业工程中、设施农业植物盆栽培养方面，应用范围仍在不断扩展。
低频大功率超声雾化不仅具有汽雾分布均匀，汽雾粒径小，雾化液速度低等高频超声雾化器的优点，而且雾化量较大，雾粒初速度高等机械压力喷嘴的优点，比较适合精密超精密磨削的冷却应用。
低频超声雾化器的动力由夹心式大功率压电超声换能器提供，其设计基于声波在弹性介质中的一维传播理论及相关设计理论并结合有限元分析，确定超声雾化器的结构参数。
根据纳米汽雾聚焦超声冷却系统的要求，超声雾化器采用了二次雾化技术，以进一步细化雾粒。
超声雾化器的雾化性能试验主要包括最大汽雾流量，汽雾粒径等。
汽雾的雾粒粒径之间是不同的，一般用雾粒的平均粒径来表示，设想一个液滴尺寸完全均匀一致的喷雾场以代替实际不均匀的喷雾场，这个假想的均匀喷雾场的液滴直径称为平均直径[55]。
几种不同的平均粒径表示方法应用领域如表3-1所示。
表3-1 平均粒径表示方法应用领域平均粒径类型长度表面积体积索特粒径公式maxminmaxmin10DDDDDdNDdN=⎰⎰maxminmaxmin1/2220DDDDD dNDdN⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭⎰⎰maxminmaxmin1/3330DDDDD dNDdN⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭⎰⎰maxminmaxmin3322DDDDD dNDD dN=⎰⎰用途比较表面控制流体流动质量运输，燃烧反应超声雾化器的设计，及对设计的超声雾化器的阻抗特性、振动特性、雾化性能（粒径、最大流量等）等雾化器性能的实验研究，得到谐振频率、输入功率及其它相关参数对雾化性能的影响，为纳米汽雾聚焦超声冷却系统的研制奠定基础。
工业工程毕业设计超声波雾化器的生产计划与控制研究1. 引言超声波雾化器是一种常见的喷雾设备，广泛应用于医药、食品、化工等领域。
其优势在于能够将液体转化为微小的颗粒，形成雾状物质。
然而，在制造过程中，需要考虑到生产计划和控制策略，以确保产品质量和生产效率。
本文将重点研究工业工程毕业设计超声波雾化器的生产计划与控制。
2. 超声波雾化器生产计划超声波雾化器的生产计划需要考虑到以下几个方面：2.1 资源准备在制定生产计划之前，需要充分准备生产所需的资源，包括设备、原材料、人力资源等。
对于超声波雾化器的生产来说，需要确保设备处于良好的工作状态，同时准备足够的原材料，并组织合适的人力资源。
2.2 生产调度生产调度是制定生产计划的关键。
在制定超声波雾化器的生产计划时，需要考虑到设备的利用率、生产能力、订单需求等因素。
通过合理的生产调度，可以提高生产效率，降低生产成本。
2.3 生产排程生产排程是将生产任务分配给具体的生产资源，并确定各个任务的执行顺序的过程。
在超声波雾化器的生产中，需要根据不同产品的需求和设备的可用性，进行合理的生产排程。
通过合理的生产排程，可以提高生产效率，减少资源浪费。
2.4 库存管理超声波雾化器的生产需要涉及到原材料的采购和成品的储存。
在生产计划中，需要合理控制原材料的采购数量，以避免库存过高或过低的情况。
同时，在生产过程中，需要及时储存和管理成品，以确保产品质量和供应链的畅通。
3. 超声波雾化器生产控制超声波雾化器的生产控制是为了确保产品质量和生产效率而进行的管理和监控。
以下是几个重要的生产控制策略：3.1 质量控制在超声波雾化器的生产过程中，需要严格控制产品的质量。
通过建立质量控制体系，包括质量检验、质量监控等环节，以确保产品质量符合要求。
3.2 过程优化通过对生产过程进行优化，可以提高生产效率和产品质量。
具体来说，可以通过优化设备的工艺参数、改进工艺流程等方式，提高生产效率，减少资源消耗。
《基于超声雾化的空气净化器原理样机设计》篇一一、引言随着现代工业的快速发展和城市化进程的加速，空气质量问题日益严重，人们对空气净化的需求也日益增长。
超声雾化技术作为一种新型的空气净化技术，具有高效、节能、环保等优点，因此，基于超声雾化的空气净化器原理样机设计成为了当前研究的热点。
本文将详细介绍基于超声雾化的空气净化器原理样机设计，以期为相关研究和应用提供参考。
二、超声雾化技术原理超声雾化技术是利用高频超声波振动将液体破碎成微小颗粒，形成雾状分散在空气中。
这种技术具有以下优点：1. 高效性：超声波的振动能量能够将液体迅速破碎成微小颗粒，提高了雾化的效率。
2. 环保性：与传统的雾化方式相比，超声雾化技术无需加热，减少了能源消耗和环境污染。
3. 适用性广：超声雾化技术可以应用于各种类型的空气净化器，提高净化效果。
三、空气净化器原理样机设计基于超声雾化技术的空气净化器原理样机设计主要包括以下几个部分：1. 超声波发生器：产生高频超声波，驱动雾化器工作。
2. 雾化器：利用超声波振动将液体破碎成微小颗粒，形成雾状。
3. 进风系统：将室外空气吸入净化器内部。
4. 过滤系统：包括初效过滤、中效过滤和高效过滤等多个阶段，去除空气中的颗粒物、细菌、病毒等污染物。
5. 控制系统：对超声波发生器、雾化器、进风系统、过滤系统等部分进行控制，实现自动化运行。
四、样机设计流程1. 需求分析：根据市场需求和用户需求，确定空气净化器的功能、性能指标等。
2. 方案设计：根据需求分析结果，设计空气净化器的整体方案，包括超声波发生器、雾化器、进风系统、过滤系统等部分的选型和布局。
3. 制作样机：按照方案设计结果，制作空气净化器原理样机。
4. 测试与优化：对样机进行性能测试，根据测试结果对样机进行优化，提高其性能和稳定性。
5. 完善与定型：根据测试和优化结果，完善样机设计，确定最终的产品定型。
五、样机性能评价样机性能评价主要包括以下几个方面：1. 净化效果：通过实验测试样机对颗粒物、细菌、病毒等污染物的去除效果。
基于超声波的雾化器设计
在超声波雾化器中，电声换能器通过振动产生超声波，从而使
液体产生微细的雾化颗粒。
下面是基于超声波的雾化器设计的基本
步骤：
1. 选择电声换能器：电声换能器是超声波雾化器的核心部件。
在选择电声换能器时，需要考虑它的频率范围、功率和稳定性等因素。
常用的电声换能器包括压电陶瓷和飞利浦型。
2. 设计驱动电路：为了产生超声波，需要将高频信号输入到电
声换能器中。
为此，需要设计驱动电路，包括信号发生器、功率放
大器和滤波器等组成部分。
3. 配置液体进样系统：液体进样系统是将液体输送到电声换能
器的重要部分。
通常，通过输送管将液体送到电声换能器的振动面上。
要注意流量控制、尺寸匹配和材料选择等方面。
4. 进行实验验证：设计完成后，需要进行实验验证。
通过调整
驱动电路参数和液体进样条件，对超声波雾化效果进行测试和改进。
5. 优化雾化器性能：为了进一步提高超声波雾化器的性能，可
以从电声换能器、驱动电路和液体进样系统等方面进行优化。
同时，还可以选择适合应用场景的雾化颗粒大小、雾化量和工作频率等参数。
需要注意的是，在使用超声波雾化器进行实际应用时，应根据
具体场景的需求进行合理的设计和调整。
物理与电子工程学院《单片机》课程设计报告书设计题目：超声波雾化器设计专业：自动化班级： 14接本****:**学号: ***************：***2014年11 月16 日物理与电子工程学院XXXX级本科课程设计物理与电子工程学院课程设计任务书专业：自动化班级： 2014接本摘要提出一种基于单片机的超声波雾化器的智能控制系统。
该系统选用AT89S52为控制器，其中超声渡雾化器为系统核心器件，可实现室内空气迅速升温、增湿，净化空气。
实际运行情况表明，该系统具有温湿度实时显示及设定功能、无需人工干预温湿度自动调节，能实现自动进水、排水等众多功能。
系统控制简便快捷，抗干扰能力强，具有十分广阔的市场前景。
关键词：超声波雾化器；单片机；智能控制目录1. 引言 (2)2. 课程设计的目的 (3)3 .分类和用途 (3)4.相关文献和书目 (3)5. 相关工具和软件的准备 (3)6 .说明 (4)7. 注意事项 (4)8. 特别提醒 (4)9 .单片机的选用 (5)10.系统结构及工作原理 (5)11.硬件电路设计 (6)12 .软件设计 (7)13. 运行情况 (8)14. 结语 (9)15.总结 (9)16 .附录 (10)引言冬天来临，如何营造一个舒适温暖的洗浴环境成了人们普遍关注的问题；在某些气候干燥的地区，保持室内湿度也是一个大问题。
目前，市场上也有很多种类的加温加湿产品，但是这些产品在不同程度上存在着一些不足：(1)相对北方而言，南方无集中供暖设备，进入浴室洗浴之前人们普遍使用的如浴霸、壁挂式热吹风机等产品，而使用浴霸加热，并不能从根本上提高室内空气环境的温度。
并且该产品存在辐射，光线太强等缺点，长期处于该环境下，容易引起头晕目眩、失眠、食欲不振等现象。
(2)根据调查，空气干燥，空气中悬浮物、粉尘过多易于病菌的迅速传播，处于这种环境中，人们易感冒、皮肤过敏，肌体免疫力下降，同时体内水分也加速流失，皮肤显得很干燥。
超声波雾化器原理超声波雾化器是一种利用超声波振动原理将液体转化为微小颗粒的设备。
它主要由超声波发生器、振动系统、雾化室和控制系统等部分组成。
在超声波雾化器中，超声波振动系统是核心部件，它通过高频振动将液体分散成微小颗粒，并形成雾状物质。
超声波雾化器的工作原理主要包括超声波振动原理、液体雾化原理和雾化效果控制原理。
首先，超声波振动原理是超声波雾化器实现雾化的基础。
超声波是指频率超过20kHz的声波，其振动频率高，波长短，能够产生强烈的振动效果。
超声波振动系统将电能转化为超声波能量，通过振动系统传递到液体中，使液体分子产生高频振动。
这种高频振动会破坏液体表面张力，使液体分子逐渐分散成微小颗粒。
因此，超声波振动是实现液体雾化的关键。
其次，液体雾化原理是超声波雾化器实现雾化的物理过程。
在超声波振动的作用下，液体分子受到强烈的振动力，逐渐形成微小颗粒。
这些微小颗粒随着超声波振动的作用，逐渐脱离液体表面，形成雾状物质。
由于超声波振动频率高，导致液体颗粒的尺寸非常小，一般在1-100μm之间，因此形成的雾状物质具有均匀细小的特点。
最后，雾化效果控制原理是超声波雾化器实现雾化效果的调节。
超声波振动系统的频率、振幅和液体性质等因素会影响雾化效果。
通过控制超声波振动系统的参数，可以调节雾化器的雾化效果，使其适应不同的工艺需求。
此外，雾化室的结构设计和控制系统的精准度也会对雾化效果产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体的工艺要求和液体特性，对超声波雾化器进行合理的参数调节和优化设计，以获得理想的雾化效果。
总的来说，超声波雾化器是一种利用超声波振动原理实现液体雾化的设备。
其工作原理包括超声波振动原理、液体雾化原理和雾化效果控制原理。
通过合理控制超声波振动系统的参数和优化雾化器的结构设计，可以实现对液体的高效雾化，满足不同工艺需求。
超声波雾化器在医疗、化工、食品等领域具有广泛的应用前景，对于实现微粒化、均匀雾化等工艺要求具有重要意义。
关于超声雾化的方案及原理
超声雾化是一种利用超声波的机械振动将液体转化为悬浮微粒的技术，常用于医疗领域中的喷雾器设备。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 液体供给：将待雾化的液体通过液体供给系统输送至超声雾化器的振荡腔。
2. 声波振动：超声雾化器内置的压电晶体经过驱动，从而产生高频的声波振动。
3. 液体震荡：声波振动作用下，液体在超声雾化器内部形成高频的压力波动，产生类似于声波的震荡。
4. 液体撕裂：液体在高频压力波动作用下，发生频繁的振荡撕裂，形成微小的液滴。
5. 气态转变：由于液体撕裂的结果，液滴被分散到空气中，形成悬浮的微小颗粒，即雾化。
超声雾化主要有数种方案：
1. 压电超声雾化器：利用压电晶体的特殊性质产生超声波振动，实现液体的雾化。
2. 旋转超声雾化器：通过旋转装置将液体以一定的速度均匀喷涂在振动表面，通过振动将液体分散成细小颗粒。
3. 电磁超声雾化器：利用电磁场的作用，在液体与振动片之间形成薄膜，并通过振动将薄膜撕裂形成液滴。
超声雾化技术具有雾化颗粒小、雾化效果好、喷雾不受物理阻力影响等优点，被广泛应用于医疗领域中的药物喷雾、空气湿化等应用场景。
超声波雾化器原理超声波雾化器原理是利用超声振荡产生超声波震动，并通过震荡将液体转化为微小的雾化颗粒。
其主要原理涉及超声波生成、谐振腔设计、喷雾过程等。
超声波生成部分，超声波雾化器通过压电材料的特性将电能转化为机械能。
压电材料在外加电场的作用下会发生压电效应，即物体的尺寸会发生微小的变化。
当外加电场的频率与压电材料固有频率相符时，压电材料在外加电场的作用下将发生共振，并以非常高的频率产生机械振动，即超声波震动。
谐振腔设计部分，超声波雾化器中的谐振腔用于放大和聚焦超声波的能量。
谐振腔一般由金属或陶瓷材料制成，具有特定的几何形状。
当超声波进入谐振腔时，会在腔内来回反射，从而形成驻波。
驻波的幅度最大化时，能量将高度集中在谐振腔的某个特定点上，从而实现了能量的集中放大。
喷雾过程部分，当液体进入超声波雾化器的喷液部分后，被超声波能量转化为机械能。
超声波振动将液体震荡成微小的液滴，并使其在喷液口处以极高的速度喷出。
由于超声波的频率非常高，液滴形成的速度也非常快。
此时，液滴与空气的相互作用力会将液滴撕裂成更小的雾化颗粒，形成微细雾状物。
总结一下，超声波雾化器的原理是通过超声波的振动将液体变成微小的雾化颗粒。
超声波生成通过压电材料的特性将电能转化为机械能，实现了超声波的产生；谐振腔设计用于放大和聚焦超声波的能量；喷雾过程中，超声波能量使液体震荡成微小液滴，并通过与空气的相互作用力使液滴撕裂成更小的雾化颗粒。
通过这些步骤，超声波雾化器实现了液体到雾化状态的转变。
超声波雾化器具有许多优点，例如高效、省电、易于控制等。
它可以用于许多领域，如医疗、工业、农业等。
在医疗领域，超声波雾化器常用于药物给予、呼吸治疗等液体药物雾化操作；在工业领域，它可以用于清洗、喷涂等领域；在农业领域，它可以用于农药喷洒等。
总之，超声波雾化器的原理是利用超声波的振动将液体转化为微小的雾化颗粒。
它通过超声波生成、谐振腔设计和喷雾过程实现了液体喷射雾化。
超声波雾化器二本例介绍的超声波雾化器，可用来制作加湿器或雾化盆景，既可美化居室环境，又能调节室内空气湿度。
电路工作原理该超声波雾化器电路由电源电路、控制电路、缺水检测报警电路和超声波振荡器组成，如图3-190所示。
电源电路由电源开关S、熔断器FUl、FU2、定时器Q、电源变压器T、整流桥堆UR、电阻器Rl、R2、晶体管Vl、稳压二极管VS、电容器Cl、C2和电源指示发光二极管VL组成。
控制电路由电阻器R3、电容器C3、C4和继电器Kl、K2组成。
缺水检测报警电路由千簧管、时基集成电路rC、电阻器R5-R7、电容器C5、ClO和蜂鸣器HA组成。
超声波振荡器电路由晶体管V2、V3、电感器Ll-L4、电容器C6-C9、电阻器R4、R8、电位器RPI、RP2、二极管VD和超声波换能器B组成。
接通电源开关S，交流220V电压经T降压 (36V)、UR整流及C2滤波后分为3路:一路供给超声波振荡器;一路经Vl和VS稳压调整为l2V，作为Kl、K2和IC的工作电源;另一路经Rl限流降压后将VL点亮。
+l2V电压经过Kl的常闭触头和电阻器R3加在K2上，使K2吸合。
K2的常开触头闭合，常闭触头断开，超声波振荡器振荡工作，产生1.7MHz的超声波，通过超声波换能器B(安装在水槽底部)产生高频振动使水雾化。
同时微型风扇电动机M转动，风扇将集雾器中的雾向外吹出。
当水槽内水位下降至设的部位时，浮标上的永久磁铁使干簧管内触头接通，使Kl吸合，缺水报警电路工作，HA发出报警声;同时U释放，使超声波振荡器和风扇电动机M停止工作。
调节RPl的阻值，可改变超声波振荡器的工作频率，从而调节雾量的大小。
元器件选择Rl、R4和R8均选用2W金属膜电阻器;R2、R5-R7选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电陆器;R3选用lW金属膜电阻器。
RPl选用实心电位器或合成膜电位器;RP2选用可变电阻器。
Cl、C5-ClO均选用耐压值为160V的涤纶电容器或独石电容器;C2选用耐压值为63V的铝电解电容器;C3和C4均选用耐压值为16V的铝电解电容器。
《基于超声雾化的空气净化器原理样机设计》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，空气质量问题日益严重，空气净化设备的需求也随之增加。
其中，基于超声雾化的空气净化器因其高效、便捷的特性，受到了广泛关注。
本文将详细介绍基于超声雾化的空气净化器原理样机设计，为空气净化设备的研发与应用提供一定的理论依据和技术支持。
二、超声雾化技术概述超声雾化技术是利用高频声波振动，将液体破碎成微小颗粒，并使其在空气中悬浮。
这种技术具有能耗低、效率高、颗粒均匀等优点，在医疗、化工、农业等多个领域得到广泛应用。
在空气净化器中，超声雾化技术主要用来实现空气加湿和散发负氧离子等效果，从而达到清洁空气的目的。
三、原理样机设计1. 设计目标本设计的目标是研发一款基于超声雾化的高效、低能耗、操作简便的空气净化器原理样机。
该样机应具备以下特点：快速清洁空气、节能环保、操作简单、易于维护等。
2. 结构设计本样机主要由以下几部分组成：超声雾化模块、空气过滤模块、控制模块和外壳。
其中，超声雾化模块负责将水雾化成微小颗粒并散发到空气中；空气过滤模块负责过滤空气中的尘埃、有害气体等污染物；控制模块负责控制整个设备的运行；外壳则起到保护和美观的作用。
3. 工作原理本样机的工作原理如下：首先，通过控制模块启动超声雾化模块，将水雾化成微小颗粒并散发到空气中。
同时，启动空气过滤模块，通过物理或化学方法过滤空气中的尘埃、有害气体等污染物。
此外，本样机还具备负氧离子发生器，可产生大量负氧离子，与空气中的正离子结合，从而达到清洁空气的目的。
最后，通过控制模块对各模块进行调节和控制，使整个设备在最佳状态下运行。
四、关键技术与实现方法1. 超声雾化技术本样机采用高频声波振动技术实现水的雾化。
具体而言，通过高频声波振动使水分子破碎成微小颗粒，并利用风力将颗粒吹散到空气中。
此外，还需对声波频率、振幅等参数进行优化，以实现最佳的雾化效果。
2. 空气过滤技术本样机采用多种过滤方式结合的方式实现空气的清洁。
超声雾化器设计及实验研究3.1 引言超声雾化器的主要作用是将供液装置提供的雾化液雾化，以满足各种不同的应用。
常见的雾化方式有喷嘴机械雾化和压电超声雾化两种。
传统的机械式雾化方法分为压力喷射式雾化和转杯高速旋转雾化。
压力喷射式雾化是雾化液在雾化器压力作用下具备一定动能，在高速旋转中喷出喷孔，在离心力、喷孔反作用力等力作用下，克服雾化液的表面张力和粘性力，碎裂成雾粒；转杯高速旋转雾化是雾化液以细流经管道进入安装在空心轴上的雾化转杯内，在高速旋转雾化杯的离心力作用下，紧贴在雾化杯壁面，形成的液膜随着转杯高速旋转，并不断向杯口移动直至甩出裂解成细小的成曲线运动的雾粒。
压电超声雾化有低频大功率超声雾化和高频微细雾化。
解释超声雾化机理的理论主要有表面张力波理论和微激波理论。
高频超声微细雾化在空气雾化加湿、超声雾化美容、药剂雾化吸入治疗等领域应用广泛。
低频大功率超声雾化主要应用在生物与农业工程中、设施农业植物盆栽培养方面，应用范围仍在不断扩展。
低频大功率超声雾化不仅具有汽雾分布均匀，汽雾粒径小，雾化液速度低等高频超声雾化器的优点，而且雾化量较大，雾粒初速度高等机械压力喷嘴的优点，比较适合精密超精密磨削的冷却应用。
低频超声雾化器的动力由夹心式大功率压电超声换能器提供，其设计基于声波在弹性介质中的一维传播理论及相关设计理论并结合有限元分析，确定超声雾化器的结构参数。
根据纳米汽雾聚焦超声冷却系统的要求，超声雾化器采用了二次雾化技术，以进一步细化雾粒。
超声雾化器的雾化性能试验主要包括最大汽雾流量，汽雾粒径等。
汽雾的雾粒粒径之间是不同的，一般用雾粒的平均粒径来表示，设想一个液滴尺寸完全均匀一致的喷雾场以代替实际不均匀的喷雾场，这个假想的均匀喷雾场的液滴直径称为平均直径[55]。
几种不同的平均粒径表示方法应用领域如表3-1所示。
表3-1 平均粒径表示方法应用领域平均粒径类型长度表面积体积索特粒径公式maxminmaxmin10DDDDDdNDdN=⎰⎰maxminmaxmin1/2220DDDDD dNDdN⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭⎰⎰maxminmaxmin1/3330DDDDD dNDdN⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭⎰⎰maxminmaxmin3322DDDDD dNDD dN=⎰⎰用途比较表面控制流体流动质量运输，燃烧反应超声雾化器的设计，及对设计的超声雾化器的阻抗特性、振动特性、雾化性能（粒径、最大流量等）等雾化器性能的实验研究，得到谐振频率、输入功率及其它相关参数对雾化性能的影响，为纳米汽雾聚焦超声冷却系统的研制奠定基础。
3.2 超声雾化器设计由于本课题所需雾化器的雾粒粒径较小，根据式（1-11）知，超声雾化器的谐振频率需要较高。
以20℃水为例，表面张力系数T=7.28×10-2N/m，水密度ρ=1.0×103kg/m3，相应的超声振动频率（F）与对应的索特粒径（D）关系如表3-2所示。
超声雾化器的雾化能量主要由换能器的纵向振动提供，为了得到换能器较好的纵振模态，换能器的径向尺寸要小于换能器材料纵波波长的1/4，因此，换能器的频率越高，其径向尺寸就越小，同时意味着换能器的最大功率容量的减小，换能器的输出能量减小，致使雾化器的雾化量降低。
表3-2 超声频率F与对应索特直径D超声频率F（KHz）20 50 100 1000 10000索特粒径D（μm）56.4 30.6 19.3 4.2 0.89精密磨削区热源每秒钟的发热量在一般磨削用量下都在4187J以下，水的比热容和汽化热都很高，在室温条件下1mL水变成100℃以上的水蒸气至少能带走2512J的热量；据此推测，每秒时间有1.8mL的冷却水进入磨削区，绝大部分热量将被带走，实现磨削区的有效冷却。
考虑到水变成汽雾后的表面积大大增加，气化速度快，单位时间内吸热多，降温快，每秒有1mL的水雾进入磨削区即可实现冷却。
超声雾化器的设计需要同时考虑雾化量和汽雾粒径两方面的要求，但由于雾化量和汽雾粒径之间的关系，二者很难同时兼顾。
本课题作为一个探索性的设计，需要对雾化器的输入功率、雾粒分布，雾化量、粒径等之间的关系做初步研究，超声雾化器的谐振频率选取55KHz，对应的雾粒索特直径为28.7µm。
超声本课题所设计超声雾化器主要由换能器和变幅杆两部分组成，其结构如图3-1所示。
超声雾化器雾化量与雾化面的振幅密切相关，在输入功率一定的情况下，前后盖板的材料、变幅杆的形状等对换能器的前后振速比有很大的影响。
在功率超声领域，夹心式压电陶瓷换能器的压电晶片主要是实现大功率及高效率的能量转换[56]，因此，应选择机械及介电损耗较低而压电常数和机电转换系数较高的陶瓷材料，一般选用发射型大功率材料，如PZT-4、PZT-8等。
为了获得较大的前后振速比，换能器前盖板的材料一般选用铝合金、铝镁合金和钛合金等，后盖板基本上选用一些重金属，如45号钢、40Cr铜等[57]，同时这样选择还能使能量最小限度地从换能器后表面辐射，从而提高换能器的前向辐射效率，增大声场的声辐射压力，提高声场对雾化器生成的雾粒的声作用。
本课题实验所设计换能器的前盖板材料选用硬铝12，后盖板材料选用40Cr钢。
1.后盖板2.PZT-8陶瓷片3.法兰4.前盖板5.变幅杆6.雾化面7.反射头图3-1 超声雾化器结构图变幅杆主要起振幅放大和聚能的作用[58]，常见形状有指数型、圆锥型、悬链线型和阶梯型四种。
为实现变幅杆和换能器之间的匹配，变幅杆的材料也选用硬铝12，换能器的各部分材料如表3-3所示。
根据雾化的需要，压力波振幅最少应放大6～8倍，喷嘴出口端振动的振幅最起码应有几个微米[59]。
因此，变幅杆需要较高的放大系数Mp，同时由于雾化器负载变化小，又无静压力，对输入阻抗特性要求不高，因此，雾化器的变幅杆选用阶梯型变幅杆较合适。
表3-3 超声雾化器各部分材料后盖板压电陶瓷片前盖板变幅杆40Cr PZT-8 硬铝12 硬铝12超声雾化器是由半波长换能器和半波长变幅杆组成的全波长夹心式纵振振子，共2个节面，一个节面在法兰处；为了减小进水孔对雾化器的影响，另一个节面在进水孔中心处。
超声雾化器各部分通过高强度螺栓等连接一个有机弹性体。
在设计时，为了减小径向振动的影响，换能器的横向尺寸要比声波在换能器材料中的波长小的多，纵振振子的设计就可以按一维理论进行设计，降低设计难度，因此，我们假定所设计的雾化器满足以下条件：1，雾化器各部分截面内应变分布均匀；2，在雾化器内，声波波前面保持平面传播，且无能量损耗。
3.2.1 半波长超声雾化器换能器设计换能器的设计频率为55KHz，依据表3-3各部分的材料参数如表3-4所示，表3-4换能器各部分材料参数λk 前盖板 硬铝12 2700 520014.04 94.5 0.66 后盖板 40Cr 7865 5100 40.11 92.7 0.67 前盖板长度：3423.6l mm λ==。
由于纵向换能器的径向尺寸一般应小于相应材料的声波波长的1/4，故压电陶瓷片PZT-8的直径选取为Φ20mm ，相应陶瓷片的内径为Φ10mm ，厚度为4mm 。
由式3-10和表3-3中的材料参数计算的后盖板长度1l 为9mm 。
压电陶瓷材料的抗胀强度低，其数值约为5×107N/m 2。
而其抗压强度较高，大概为其抗张强度的10倍左右，约50×107N/m 2。
故大功率下易损坏，一般采用加预应力的办法。
对预应力的要求既增加了预应力同时又不影响陶瓷片的振动。
实验表明：预应力的大小有一个合适的范围，其大小应调节到大于换能器工作过程中所遇到的最大伸张应力。
据此选择合适的高强度螺栓，以满足将换能器各部分压紧为一个弹性有机体的要求。
3.2.2 半波长超声雾化器阶梯变幅杆设计所设计的变幅杆的节面位于大截面前端面，求得粗圆柱段长度44l λ=，依据表3-3中的数据，计算得44l λ==23.6mm 。
同理，细圆柱段长度5423.6l mm λ==。
变幅杆粗圆柱段直径4D =20mm ，细圆柱段直径5D =8 mm ，阶梯变幅杆的有关参数如下：面积系数为：45N D R ==2.5 （3-19） 放大系数为：2 6.25p M N ==（3-20）阶梯型变幅杆实际谐振频率比理论计算的谐振频率低，原因主要是由粗细连接截面处由于截面突变而产生的应力集中导致。
实际设计时，为了降低变幅杆粗细截面处的应力集中，提高实际谐振频率，使变幅杆的实际谐振频率和理论谐振频率相接近，一般粗圆柱段和细圆柱段采用圆弧过渡。
使变幅杆的实际谐振频率和理论谐振频率相一致的过渡圆弧称为最佳过渡圆弧。
根据文献[58]，最佳过渡圆弧直径R 的计算公式为： 4/0.447D l α==（3-21）其中，/2l λ=由文献[58]查得0.447α=时，5R D =0.65，故最佳过渡圆弧为：50.65 5.2R D mm ==,圆弧过渡阶梯型变幅杆结构如图3-4所示。
图3-4 圆弧过渡阶梯型变幅杆3.2.3 超声雾化器结构设计超声雾化器的结构尺寸已经基本确定，还需要确定高强度连接螺栓，法兰，进水孔，前端雾化圆盘等几部分。
换能器的连接螺栓应具有较高的强度，通过预应力估算选择螺栓材料和尺寸参数。
已知5max 510E V m =⨯，机械品质因素40m Q =，杨氏模量102610Y N m =⨯，纵向压电常数1033310d m V =⨯，拉力极限为2200N cm ，则最大拉力值为： max 33mP d YEQ =（3-22） 计算可知至少需施加23600N cm 的预应力才能保证压电陶瓷片不被拉坏；考虑压电陶瓷片的拉力极限，至少需施加23400N cm 的力才能使压电陶瓷始终处于受压状态下。
陶瓷片的横截面积为：()()()2222S D d π=- （3-23）故压电陶瓷晶片不被拉坏的最小预应力为：min min F P S = （3-24）预应力螺栓的横截面积为：F /b S σ=螺栓（3-25）将相关参数代入上述各式，计算得到预应力螺栓的最小直径为6.8mm 。
由于换能器所选用压电陶瓷片的内径为10mm ，螺栓和陶瓷片内孔之间还有绝缘套，因此，螺栓的直径为8mm 。
雾化器法兰的作用主要有两个，一是为了固定法兰位置与其他部件进行连接的纽带；二是防止前部水雾回流，容易引起压电陶瓷堆处电极短路，起保护电路的作用。
因此，法兰的位置应设置在陶瓷堆前端的节面处。
法兰具有一定的厚度，会对雾化器的谐振频率有一定的影响，为了减小法兰对雾化器谐振频率的影响，其厚度越薄越好。
对法兰来说，换能器相当于一个激励源，使法兰做弯曲振动，当换能器的激振频率等于法兰盘的固有谐振频率时，法兰的弯曲振动较大，因此，法兰的固有谐振频率应远离雾化器的谐振频率。
