这5招真能搞定超声波清洗噪音?

　　使用超声波清洗是一种环保的洗涤方式，超声波设备可以说是每个实验室都必不可少的，但是提到缺点，确实让很多人头大，超声波噪声约有85dB以上,凡是使用过超声波的人，应该都深有感触，既然不能不用，那么是否有好的方法能够避免噪声的给广大分析人员带来的不适呢?下面我们一起一探究竟。

　　我们都知道，超声波的原理是：利用超声空化在固体和液体界面所产生的高速微冲流能够除去或削弱边界污层,增加搅拌作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用，这样就能减少化学清洗剂的用量，甚至可以不用化学清洗剂。比起用各式化学洗剂来清洗，超声波清洗方法的确是既便捷又环保的好方法。

　　超声波清洗的特点

　　1)超声波清洗可大大提高清洗表面的洁净度;

　　2)清洗速度快、效果高;

　　3)可连续自动化操作;

　　4)可清洗外形复杂的清洗件;

　　5)可进行大批量小型件清洗(如不锈钢填料环)。

　　利用超声波可清洗各种精密仪器、仪表零件，但最好是清洗一些小部件。它可清除油污、锈蚀产物及制作表面的各种污物，对钢铁制件一般可用22~23KHz的超声波振荡作用，使制作表面的腐蚀产物疏松、脱落、剥离。

　　何为超声空化噪声

　　【超声空化】是指液体在超声波作用下产生大量的非稳态的微小气泡和空泡(直径约50～500 μm),这些气泡和空泡随超声波的振动反复进行生成、迅速变大、溃灭闭合的循环过程。超声波噪声是超声空化带来的,叫做空化噪声。

　　只要利用空化效应来清洗,则空化噪声基本上是不可避免的,它一定伴随着空化效应的发生而产生。为了降低空化噪声,就需要对空化噪声产生的原理进行研究,从而在不影响空化清洗能力的前提下,找出一些降低空化噪声对环境影响程度的方法。

　　简单来说,空化噪声是这样产生的:超声波在水中产生超声空化,空化泡闭合时会产生基频谐波(与超声频率f0一致)和分频谐波(1/2f0,1/3f0,…),这些谐波叠加在一起就组成了空化噪声,其中分频谐波的频率较低,有可能进入人耳所能听见的频率范围之内,成为噪声的主要来源。超声频率越低,就有更多的分频谐波能够听得见,从而噪声就越大。

　　空化噪声的危害

　　研究发现,空化噪声不但污染环境,而且对长期处于这种工作环境中的工作人员会引起健康状况的下降、工作能力的降低等。众所周知,当噪声达到一定强度就会对人的听觉器官产生伤害,进而使听力下降。

　　研究结果表明,一个人每天如果受到80dB以上噪声的影响,久而久之,他的听力就会明显下降;人们如果短时间内受 到100～125dB噪声的影响,耳朵会暂时变聋;如果受到150dB以上噪声的短暂冲击,耳朵会永远失去听力。在当今提倡以人为本的社会里,如此大的噪声问题是必须加以解决的。

　　如何降低噪声影响

　　根据理论分析结合实际经验,可以得出一些降低空化噪声对环境影响的措施。每一个因素都有其自身的作用,但它们之间又互相影响,综合考虑才能真正解决问题。

　　日常生活中如何进行噪声控制

　　提高超声频率

　　也就是说空化噪声的强度也会明显降低。 超声频率越高,其分频谐波就能少一些进入人耳,噪声也会相应减少。但是随着超声频率的增高,空化过程会变得难以发生。当频率增高,则声波膨胀时间变短,空化核来不及增长到可产生一定空化效应的空化泡,即使空化泡形成、声波的压缩时间亦短,空化泡可能来不及发生崩溃。因此,频率增高将使空化效应变弱。为了在较高超声频率下产生空化,可以提高声强,即超声空化的声强阀值(使液体产生空化的最低声强或声压幅值)将随频率的升高而升高。但是,高频超声在液体中的能量消耗快,这就要求我们提高功率,经济性因此会随之降低。因此,为了获得同样的化学效应,对于高频超声需付出超声洗衣机的频率则相应要高些,在30～44KHz之间。

　　不利用空化效应洗涤

　　超声清洗工作频率在1MHz左右甚至高达3MHz,有时被称之为兆赫级超声清洗。由于频率太高,声波在清洗液中很难发生空化。这种超声清洗的特点是清洗方向性强,清洗时一般将零件表面置于与声束平行的方向。这样噪声的问题也就不存在了。但是没有了空化反应,其洗涤能力怎样,需要试验来证明。不过洗涤能力下降,可以用一些辅助的措施来解决:电解水洗涤、臭氧洗涤、物理洗涤等。这不失是一个可以深入研究的方向。

　　加装吸声附件、并把洗涤桶或缸密闭起来

　　在洗涤容器的底、端面和四周加装吸声附件,例 如:玻璃丝绵等等。这种措施是有必要的,虽然会吸收一些超声波,影响效率,但为了保护环境、保护人的身体健康,这点损失是可以接受的。 把洗涤容器密闭起来以减少噪声的传出。这个措施的效果是不错的。洗涤容器的内壁用声音反射能力强的材料制成,让声音多次反弹后减弱,也可以减少噪声的逸出。

　　减小声强

　　噪声的大小是与声强成正比的,减小了声强,必然就达到了减噪的目的。然而声强是不能无限小的,它有个阀值(即产生空化的最小值)。如果声强小于阀值则空化效应不能产生。而且声强在一定范围内与空化作用的激烈程度也成正比。声强小,空化缓和,则超声波的洗涤效率差,洗涤用时长,浪费能源。于是我们要根据洗涤的对象不同,选择一个最优的声强值。

　　减小外压力

　　减小外压力使空化崩溃所需的声强阀值降低,达到降低噪声的目的。但是首先空化泡崩溃的剧烈程度有所降低,从而使清洗的效果和效率降低;其次 是要另外加一套减压的装置,而且密闭性也要达到 一定程度才行,这将使整个清洗系统变得臃肿。

　　小结

　　小编觉得如今超声波清洗技术得到了快速的发展和广泛的应用。然而其带来的空化噪声也是不可忽视的，因为噪声不但污染环境,对实验室分析人员的身心健康也有害,又是一个无法避免的问题。只有解决了这个问题,超声波清洗技术才能更加广泛的应用。今天小编只是简单整理了一些比较易施行的解决方法,相信应该还会有效果更好,或是更简单易行、便于操作的方法出现，我们拭目以待吧。

来源：实验与分析