前言:中文期刊網精心挑選了超聲波范文供你參考和學習,希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感,歡迎閱讀。
超聲波范文1
1、超聲波:頻率高于20000 Hz的聲音叫做超聲波。(蝙蝠、海豚等可發出超聲波)其定義,可能是因為此種聲波超過人類聽力頻率范圍的上限,故稱為超聲波。
2、頻率超出人耳可聽范圍的聲波。超聲波的頻率高于20,000赫,波長較短,近似作直線傳播,在固體和液體內衰減比電磁波小;能量容易集中,因而能引起劇烈的振動,產生許多特殊效應。廣泛用于工農業生產、醫療衛生等方面。
(來源:文章屋網 )
超聲波范文2
【關鍵詞】超聲測距 AT89C51
近年來,隨著電子測量技術的發展,運用超聲波精確測量已成可能。隨著經濟發展,電子測量技術應用越來越廣泛,而超聲波測量精確高,成本低,性能穩定則備受青睞。隨著機器人技術在其誕生后短短幾十年中的迅猛發展,它的應用范圍也逐步由工業生產走向人們的生活。機器人通過其感知系統察覺前方障礙物距離和周圍環境來實現繞障、自動尋線、測距等功能。超聲波測距相對其他測距技術而言成本低廉,測量精度較高,不受環境的限制,應用方便,將它與紅外、灰度傳感器等結合共同實現機器人尋線和繞障功能。超聲波由于方向性強、衰減緩慢且在介質中傳播的距離較遠,因而經常用于距離的測量。主要應用于倒車雷達、測距儀、物位測量儀、移動機器人的研制、建筑施工工地以及一些工業現場等,例如:距離、液位、井深、管道長度、流速等場合。利用超聲波檢測往往響應速度快,且計算方便、易于實時控制,測量精度也能達到工業現場的要求,因此在現代控制和工業現場該方法得到廣泛的應用。
1 超聲波測距的原理
超聲波是指頻率高于20kHZ的機械波,其頻率較高,波長很短,在一定距離內沿直線傳播,具有優異的束射性與方向性。超聲波測距正是利用此特性,首先測出超聲波從發射到遇到障礙物反射回來所經歷的時間,再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。測距的數學公式表示為:
S=C×T
式中S為測量的距離;C為超聲波在介質中的傳播速度;T為超聲波傳播的時間(T為發射到接收時間數值的1/2)。
2 誤差分析
由超聲波測距公式S=C×T,可知測距的誤差又兩個因素,其一為超聲波的傳播速度誤差,其二為測量距離傳播的時間誤差。
2.1 時間誤差
如果要求測距誤差小于1mm,假設已知超聲波速度C=340m/s (20℃室溫),忽略聲速的傳播誤差。時間誤差?t≤0.001/340≈0.000029s,即2.9μs。
忽略超聲波傳播速度誤差的前提下,時間誤差精度只要達到微秒級,就能達到測距誤差小于1mm的要求。實際測量中用12MHz晶體作時鐘基準的89C51單片機定時器能可靠的計數到1μs的精度,即滿足設計要求。
2.2 超聲波傳播速度誤差
超聲波的傳播速度與空氣的密度相關,空氣的密度高則傳播速度就快,而空氣的密度與溫度有著密切的聯系。根據實際測量經驗,超聲波速度與溫度關系如下:
C≈C0
公式中:T為空氣的絕對溫度。
C0為零攝氏度時的聲波傳播速度332m/s; 超聲波測距過程中就必須把超聲波傳播的環境溫度考慮進去,例如當溫度0℃時超聲波速度是332m/s, 30℃時是350m/s。
3 系統硬件設計
單片機控制發出超聲波,不斷檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波,從而測出發射和接收回波的時間差ΔT,然后求出距離S=C.ΔT/2,式中的C為超聲波波速。
首先我們知道AT89C51系列單片機內部是有2個16位定時器/計數器的,那么我們就用這個計時器進行計時。并且該系列單片機內部有一個寄存器,我們可以將從計時器獲得數據進行處理并寄存在單片機的寄存器中,利用單片機軟件編程與預存的超聲波傳播速度相乘,得出測量距離通過顯示電路將數據顯示出來。超聲波測距系統結構圖如圖1所示。
單片機發出40kHZ的信號,經放大后通過超聲波發射器輸出;超聲波接收器將接收到的超聲波信號經放大器放大,用比較電路進行檢波處理后,啟動單片機中斷程序,測得時間為ΔT,等到把數據送到單片機后使用軟件對超聲波的傳播速度進行調整,使測量精度能夠達到要求。再由軟件進行判別、計算,得出距離數并送LED顯示。用復位電路重置系統后可進行下一次測試。
4 系統軟件設計
軟件采用模塊化設計方法,由主程序、超聲波發生子程序、超聲波接收中斷子程序、溫度測量子程序、距離計算子程序、顯示子程序、鍵盤掃描處理程序等模塊組成。
5 結論
該系統整體電路的控制核心為單片機AT89C51。超聲波發射和接收電路中都對相應信號進行整形及放大,以保證測量結果盡可能精確。超聲波探頭接口實現超聲波的發射和接收。等到把數據送到單片機后使用軟件對超聲波的傳播速度進行調整。整體結構包括超聲波發射電路、超聲波接收電路、放大電路、比較電路、震蕩電路、單片機電路、鍵盤輸入電路、電源電路、復位電路、顯示電路等幾部分模塊組成。經過設計調試該系統能夠滿足一般近距離測距的要求,且成本較低、有良好的性價比。當今汽車普及到千家萬戶,倒車雷達的需求不可謂不大,而本設計方法可以廣泛的應用于倒車雷達的測距中,所以其經濟效益非??捎^。
限制該系統的最大可測距離存在4個因素:超聲波的幅度、反射的質地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差,可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發射/接收的設計方法。
超聲波范文3
2012年,中國的原油對外依存度再次創下新高。國家發改委公布數據顯示,去年我國國內生產原油為20748萬噸,進口原油27109萬噸,原油對外依存度達到56.4%。
如何增加原油產量、降低對外依存度?這是中國經濟高速發展中亟需解決的一個難題。
一方面,中國需增大勘探開發力度,找到更多的大油田。另一方面,則需要提高現有油田的采收率,讓發現的資源得到充分有效地利用。
近年來,為提高采收率,各大公司、研究機構做了大量的技術開發,超聲波增油就是其中一項頗具特色的領先技術。采用該技術,平均可提高油田原油采收率10%至30%。未來,這或許將是老油田提高采收率的一項突破性關鍵技術。
低采收率之痛
石油是工業的“血液”,其對于保證我國經濟的持續增長有著不可估量的戰略意義。石油對外依存度的逐步走高,大量依靠外部“輸血”,無論是從工業經濟的長期發展還是國家安全考慮,都不利于中國經濟的健康穩定發展。
中國對進口原油的過度依賴,被業界形象稱之為“石油魔咒”。2012年12月,中國單月越過美國,成為世界最大的石油凈進口國。據BP的《BP2030年世界能源展望》預測,到2030年,中國的石油對外依存度將高達80%。
中國為什么會如此缺油?
實際上,從石油儲量上來講,中國的資源稟賦并不差。國土資源部的最新評價成果顯示:截至2011年底,全國石油地質資源量939億噸。而據瑞士銀行的全球石油領域現狀的最新報告,中國石油儲量位居全球第九位。
這么多的石油儲量,實際可以有效利用的又有多少呢?這就跟中國油田企業的采收率有極大關系。所謂采收率,是指在一定的經濟極限內,在現代工藝技術條件下,從油藏中能采出的石油量占地質儲量的比率數,它是衡量油田開發水平高低的一個重要指標。
目前,中國陸上油田常采用常規的注水方法開發,其平均采收率只有33%左右。這意味著,我們目前有效開采利用的石油資源只是很小一部分,另外約有三分之二的儲量都是留在地下沒能開發出來,這不啻于是極大的浪費。
采收率過低,已經是中國石油產業發展中面臨的一個困局。經過幾十年的開發,目前中國大多數油田已經進入開發的中晚期,產量普遍出現銳減。提高老油田采收率,是一項具有戰略價值的新技術,這同時也是一個世界性的難題。老油田采收率水平的大幅度提高,對于中國石油工業發展意義重大。
超聲增油
增加老油田采收率,目前世界上已形成了幾大技術系列,即化學法、氣驅、熱力法采油等。這些技術運用廣泛,但是都存在一些技術缺陷。比如,對環境的壓力,向地下注入化學品、化學氣體都可能帶來環境污染。
使用超聲波技術增加油田采收率,則不存在這些風險。聲波是一種能在介質中傳播的彈性波,穿透力強,方向性好,能定向傳播。聲波采油技術,主要就是利用聲波與物質的相互作用,利用它的振動能量使物質的一些物理、化學和生物特性、狀態發生變化,從而達到提高滲流速度、提高原油采收的目的。
最早在上世紀60年代 ,美國科學家首先進行了超聲波油井增產技術的研究,并且在俄克拉荷馬州華盛頓縣的油井中進行了超聲采油的礦場試驗,試驗取得了一定的成效。隨后,原蘇聯在超聲波采油技術的研究和應用方面進行了大量的工作,并一直處于世界領先地位。
在現場試驗中,超聲增油的效果十分明顯。1977年,前蘇聯科學家在卡拉讓巴斯油田的218#探井上進行了超聲波死井誘噴試驗,向井中下入1.5米長的環狀磁致伸縮換能器,在處理1.5小時后,油井就自噴了。
目前,世界上只有美國和俄羅斯掌握該項技術,并將此技術應用到原油開采領域,取得了突破性的成績。我國在五六十年代也曾作過將聲波技術應用于采油領域的努力,終因材料、技術不過關半途而廢。
為了攻克這一世界性難題,打破發達國家對我國的重大技術封鎖,自90年代初,我國將超大功率超聲波采油技術研究列入國家“863”攻關計劃,并由哈爾濱工業大學、中國石油大學、中船重工715所和哈爾濱蘭德超聲設備有限公司聯合對大功率超聲波采油技術裝備進行機理研究和裝備試生產。
歷經十多年合力攻關,大功率超聲波油井增油技術取得突破性進展。2011年10月21日,該課題通過863計劃資源環境技術領域辦公室的驗收。目前,蘭德公司的超聲波增油技術各項技術指標已經達到世界先進水平,并開始在生產領域進行推廣。
多采10億噸
在石油開采中,油田開發早期,地下油多、地層壓力又大,由于油井打破了儲層中原油的壓力平衡,故其流向井筒被開采出來。隨著能量不斷的消耗,逐漸趨于平衡,開采量就日益下降。
超聲增油作業時,就是用超聲設備發送出一定能量的超聲波,作用于含油層孔隙介質,使其增加的應變能達到塑性屈服狀態,從而將產生大量的微裂縫,擴大和連通了含油孔道,從而有效的提高油田產量和采收率。
超聲增油具有作業成本低、無儲層傷害、不造成新的環境污染等特點,是先進的綠色采油工藝。把超聲設備放入即將枯竭的油井,在24小時內就可以完成對油層的超聲技術處理,使油井恢復到用傳統設備可以繼續開采的狀態。
這項技術最大的優勢,還是在增加老油田的采收率上。2007年-2012年,該裝備在延長油田西區采油廠,遼河油田錦州采油廠,大慶油田第六、七、八、九采油廠,共計55口油井進行數據統計結論。油井的增油率平均為40%以上,作業成功率可達85%以上,其作用效果可平均維持90天以上。
對采油廠注水井作業的效果同樣非常明顯。2007年-2012年,該裝備在大慶采油八廠、遼河油田錦州采油廠、勝利油田采油廠,共17口水井進行數據統計結論。水井解堵增注率平均達60%以上,提高視吸水指數平均值為0.7m?/(d·MPa),或作業后可降低注水壓力3MPa以上,有效期保持150天以上,作業成功率可達98%以上。
超聲波范文4
關鍵詞: Matlab; 超聲場分布; 發射頻率; 超聲波換能器
中圖分類號: TN710?34; TP391.9 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2014)05?0101?04
0 引 言
對于超聲波測距系統而言,超聲波的分布關系到被測物體定位的可靠性和準確性,因此在超聲波檢測的研究中,超聲波聲場的模擬尤為重要。從目前國際上的研究現狀來看,超聲波的模擬主要包含了:工件中聲場分布的模擬,聲源發射聲場的模擬,各向異性材料和高衰減的不均勻材料中聲場模擬等,這方面研究包括瑞典烏普薩拉大學開放的基于Matlab的工具箱程序包DREAM,法國的Pierre Calmon先生等創建的Champ?sons數學模等。我國的超聲檢測模擬和仿真技術的發展相對滯后,新技術研發中計算機技術的應用一直是我國超聲檢測的薄弱環節。20世紀90年代,浙江大學開發了CAPPNDT系統,冶金部壓力容器站研發了NDTS軟件,標志著我國超聲檢測模擬技術得到了進一步發展。但從整體上看,我國在超聲檢測模擬和仿真技術方面的研究成果相對較少。
1 超聲場理論研究
1.1 描述超聲場的物理量
超聲波聲場即在介質中超聲振動所波及的質點所占據的空間范圍。超聲波聲場的大小形狀受到各種因素的影響,通常采用聲壓、聲強和聲阻抗等物理量描述超聲場。
2 超聲波探測模塊
為了研究超聲場的特性,選擇超聲波接收發射模塊,對其聲波特性進行檢測,模塊實物圖如圖2所示。該模塊所采用的是間斷多脈沖發射,發射電路主要由反向器和超聲波發射傳感器構成,單片機端口輸出的方波信號一路經一級反向器后送到超聲波傳感器的一個電極,另一路經兩級反向器后進到超聲波傳感器的另一個電極。超聲波接收器將超聲波調制脈沖轉換為電壓信號,超聲波接收換能器晶片接收到超聲波垂直作用后,因諧振而形成逐步加強的機械振動。
3 超聲場模擬仿真
3.1 換能器圓盤聲源軸線上的聲壓分布
盡管實際聲場與理論分析有所差異,但是在遠場區是基本符合的,所以基于該理論推導并仿真出來的實驗結果,基本滿足實際的測距系統要求。
4 結 語
影響測距系統精度的因素很多,包括超聲波傳播過程的衰減和環境溫度等。因此本系統采用了多級放大電路放大接收的信號,并引入了溫度補償技術,以提高其測量精度。本研究采用基爾霍夫積分法,推導出了超聲波換能器在圓盤聲源軸線上、遠場任意點和聲束橫截面上的聲場,利用Matlab對均勻介質中的超聲波聲場進行模擬并將模擬結果可視化,總結了超聲波聲場的傳播特性和分布規律,可以有效地降低檢測成本。因此,將可視化技術應用于無損檢測和超聲波聲場的模擬中具有重要的實際意義。
注:本文通訊作者為陳文娟。
參考文獻
[1] 蒙海英.基于Matlab的超聲波聲場模擬及可視化研究[D].大連:大連理工大學,2008.
[2] SISTER V G, KIRSHANKOVA E V. Ultrasonic techniques in removing surfactants from effluents by electrocoagulation [J]. Chemical and Petroleum Engineering, 2005, 41(9?10): 553?556.
[3] 馬旭輝,馬宏偉.超聲無損檢測技術的現狀和發展趨勢[J].機械制造,2002,40(7):24?26.
[4] LICZNERSKI T J, JARO?SKI J, KOSZ D. Ultrasonic system for accurate distance measurement in the air [J]. Ultrasonics, 2011, 51(8): 960?965.
[5] 吳飛斌,張晉平,陳文娟.太陽能超聲波導盲器的研制[J].現代電子技術,2011,34(17):137?140.
[6] HASHINO S, YAMADA S, K. An ultrasonic blind guidance system for street crossings [J]. Lecture Notes in Computer Science, 2010, 6180: 235?238.
[7] 張偉志,鋼鐵,王軍.超聲檢測計算機模擬和仿真的研究及應用現狀[J].電子應用聲學,2003(3):39?45.
[8] 方海濱,周曉軍.計算機輔助無損檢測工藝設計系統開發研究[J].無損探傷,1999(2):6?9.
[9] 《國防科技工業無損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材》編審委員會.超聲檢測[M].北京:機械工業出版社,2005.
超聲波范文5
1、產生熱量:組織或者水分吸收超聲波能量,這會讓局部的溫度升高。
2、產生氣泡(空化作用):由于超使局部溫度升高,被溶解的氣體就會從羊水中逸出。
3、無論是針對人還是動物的研究中,都沒有關于超聲波有不良后果的報告。但即便如此,超聲波還是要只在必要的時候再使用(換句話說就是對超聲波的使用仍需謹慎)
(來源:文章屋網 )
超聲波范文6
1前言
超聲波是頻率高于20kHz,人們聽覺無法感知的一種振動波,它又分為三部分:功率超聲波(20~100kHz)、高頻超聲波(100kHz~1MHz)和診斷超聲波(1~100MHz)[1]。19世紀末20世紀初,人們利用電子技術產生了超聲波之后,超聲波就憑借其方向性好、穿透能力強、易于獲得較集中的聲能等優點廣泛應用于生物、軍事、醫療、機械、化學、紡織等行業。人們很早就認識到超聲波在制革行業的潛在應用前景,并對其在鞣制、加脂和染色等工序中的應用進行了研究,但由于一些原因并未實現工業化生產。近年來,超聲波技術的不斷成熟和對皮革清潔化生產的綠色環保要求,大大地促進了超聲波在制革行業的開發應用研究進程。
2超聲波在制革工業中的應用理論基礎
超聲波是一種機械波,它的產生主要有3種方法[2]:利用機械裝置的諧振產生的超聲波頻率一般為20~30MHz;通過磁性材料的電-聲轉換器產生的超聲波頻率在幾千赫茲到一百千赫茲;利用在高頻電壓下的電致伸縮材料所產生電壓的高頻伸縮,可產生頻率在100MHz到GHz量級的超聲波。超聲波在介質中的傳播方式有橫波和縱波,在傳播過程中可與介質相互作用產生3種效應:①機械效應。超聲波在傳播過程中會引起分子的振動,增強質點的運動,加快能量的傳遞,促成液體的乳化和固體的分散;②熱效應。超聲波在介質的傳播過程中,產生的振動能量不斷被介質吸收轉化為熱能,從而使介質的溫度升高;③空化效應。超聲波的空化效應是聚集聲能的一種方式,當其在液體中傳播時,會由于液體微粒的劇烈震動而在其內部產生許多小空洞。這些小空洞的迅速脹大和閉合導致液體微粒之間產生猛烈的撞擊作用,從而產生局部高壓和高溫,加快化學反應的進程。空化作用包括了氣泡的形成、成長和崩潰三個過程,主要受頻率、強度、溶劑、外部溫度和壓力等的影響,它是超聲化學的主要動力,對萃取、分散和乳化等工藝過程具有很大的促進作用,奠定了其在制革工業中的應用基礎。另外,在使用超聲波處理某一化學過程之前,要根據實驗材料性質和目的對超聲儀器和設備進行選擇,目前現有的聲化設備主要有槽式、探頭式、流動型和管型[3],其中槽式裝置多用于實驗室的化學反應研究,也可用于制革研究的小規模工藝試驗;探頭式設備的應用較多,目前已應用于制革污水處理工序中;流動型的超聲裝置可進行中等規模的工業研究;管型裝備一般適用于高流速的粘性物質。
3超聲波在制革工業中的應用
3.1浸水
浸水是制革過程的第一步,浸水的主要目的就是除去原料皮上的糞便、血污和可溶性的蛋白質,使原料皮恢復到鮮皮的狀態,為后續加工創造條件。孫丹紅等[4]將超聲波作用于生皮,選取了20kHz和40kHz功率的超聲波,對豬皮和羊皮進行了研究。實驗結果顯示,由于超聲波的空化作用,破壞原料皮的細胞壁,釋放出內容物,從而使生皮中蛋白質的溶出濃度比未施加超聲波的要高,又通過顯微鏡觀察切片的纖維結構無明顯變化,說明經超聲作用后的裸皮纖維結構未遭到破壞,可以將超聲波直接處理生皮,以除去更多的纖維間質。
3.2脫脂
超聲波的空化現象所產生的振動、分散和乳化等效應,可促進化學反應的進行。有報道從油科種子中提取油或從鱈魚中提取鱈魚肝油,超聲波的施加可促進油脂的溶出,使提取率大大增加[5]。生皮的脂類物質主要存在于皮下組織、皮內游離的脂肪細胞和脂腺內,不同種類的生皮,脂肪含量差別很大,其中豬皮的脂肪含量較高,占皮質量的10%~30%[6]。油脂的存在會嚴重影響化學藥品的滲透和半成品的涂飾,因此豬皮制革過程中,脫脂是一個非常重要的工序。孫丹紅[7]研究發現豬皮脫脂過程中施加超聲波,借助于其產生的空化、乳化和熱效應,可以使豬皮中的脂肪組織受到明顯的破壞,并且相當一部分的脂肪細胞破裂,油脂外溢,大部分的油脂都被除去,脫脂效果明顯優于未施加超聲波的生皮,并且對豬皮的膠原纖維結構無影響,對實現豬皮的加速脫脂具有一定的意義。
3.3脫毛
生皮脫毛是通過強烈的物理機械和化學作用,使角蛋白水解而除去(使毛溶解),從而使毛從真皮上脫落。目前常用的脫毛方法有堿法脫毛、生物酶脫毛等。Fridman[8]使用超聲設備對生皮脫毛進行了研究,保持常溫30min,超聲波作用6h,與無超聲波作用的毛皮相比,毛較容易脫落而且粒面光滑。
3.4鞣制
超聲波在鞣制工序的應用中研究報道最多,主要有鉻鞣、鈦鞣、植鞣等,顯著體現了施加超聲波可以加快滲透速度、縮短鞣制時間的優點。Xie[9]利用自制超聲波設備進行了戊二醛預鞣和鉻鞣,使革的濕熱收縮溫度Ts提高了5℃。Matysalo[10]在此基礎上進行了改進,鞣制前先除去酸液,再經超聲波有方向性的輻照,可使奶牛皮吸收更多的鞣質,收縮溫度可達100℃以上。近幾年,對超聲波在鞣制中的作用有了新的報道。孫丹紅[11]在研究栲膠植鞣的過程中,使用了23.7kHz的超聲波,在鞣制初期,超聲波的空化作用使得植物鞣劑的膠體粒子分散,容易滲入皮革內部,加快了栲膠的滲透速度,一定程度提高了收縮溫度。蔣嵐[12]將超聲波作用于以聚合物改性鏻鹽為鞣劑的鞣制過程,同樣可以縮短鞣制時間,提高鞣制的效率。彭必雨等[13]利用自制的超聲波轉鼓,在豬皮鉻鞣的初期和末期分別施加超聲波(23.7kHz),考察其對鉻鞣過程的影響。結果顯示,在鉻鞣初期施加超聲波,可加快鉻鞣劑的滲透和促進鉻鞣劑與皮膠原的結合,使Ts升高;但在鉻鞣末期,超聲波對鉻鞣幾乎沒有影響;同時將超聲波作用于鉻鞣液后,鞣液的電荷組分和含量并沒有發生變化;由此得出超聲波在鉻鞣過程中,只是由于空化作用促進了鉻鞣劑的分散,并未改變鞣劑的分子結構,從整個鉻鞣過程來看,影響不大。另外,他們還將超聲波鞣制器和超聲波轉鼓結合起來,研究了20kHz和40kHz的超聲波作用下的鈦鞣過程[14]。與鉻鞣不同的是,鈦鞣過程中20kHz超聲波的施加對鞣制的促進作用較為明顯,使鈦在革內部的分布更均勻,并且將鈦鞣液進行超聲預處理之后,再在超聲作用下進行鞣制,效果更佳,Ts可達到102.6℃。
3.5染色
染色是制革生產中的重要工序,在改善革的外觀,增加花色品種以滿足消費者的需求,提高使用性能方面顯得尤為重要。目前,皮革染色所采用的染料一般是化學合成染料,排放的廢水中含有大量的有害物質污染環境。隨著人們綠色環保意識的提高,皮革的清潔化生產成為研究的熱點,如何提高上染率,減少環境污染,成為制革工業迫切需要解決的問題。超聲波染色技術作為一種高效節能方法應運而生,自20世紀90年代以來,對其在染色中的報道層出不窮,成為制革專家的新寵。超聲波在制革染色過程的施加包括三種情況:超聲預處理染液再進行染色;超聲預處理皮革再進行染色;在染色過程中施加超聲波。Sivakumar[15-17]采用酸性紅和酸性黑對以上3種情況進行了實驗研究,結果表明超聲預處理染液和坯革對上染率的提高基本無幫助,只有在染色過程中施加超聲波才可縮短染色時間,明顯的提高上染率。何有節[18-19]采用超聲波對酸性黑ATT、直接耐曬黑SellaFastBlackBR7和酸性棕LurazolBrownN3G進行預處理,再對皮革進行染色,可提高染料的擴散系數,提高上染率,從而降低了染色廢液中有害物質的含量,減輕了環境污染。Xie[20]在研究皮革超聲染色時發現超聲波的施加可以有效地縮短染色時間,加快染料的滲透,使得室溫染色變得更容易。Sivakumar[21-22]研究了在超聲波條件下,用酸性紅染料對鉻鞣革進行染色可大大縮短染色時間,提高染料利用率。幾年之后,他們又在有無超聲波對比條件下,進行染料的吸附平衡試驗,并計算出了表觀擴散系數,結果顯示:超聲波染色有助于提高所用金屬絡合染料的表觀擴散系數,從而提高染料上染率。同時,超聲波在天然染料的皮革染色中可起到相同效果,也可提高染料上染率,節省染料,增加色牢度[23]。
3.6加脂
超聲波一般不直接作用于制革的加脂工序,而是對加脂液進行超聲預處理之后再進行加脂。史楷岐[24],吳海萍[25]在多組分加脂劑的復配過程中施加超聲波進行分散,可降低乳液粒徑,增強加脂劑的使用性能。呂斌[26]通過超聲技術處理改性菜油和蒙脫土,制備了改性菜油/蒙脫土納米復合材料,考察了超聲時間、功率等因素對該材料性能的影響。結果表明在超聲功率600W條件下處理30min時,所得的材料性能最優,將這種復合納米材料應用于皮革加脂中,可有效的提高彈性、柔軟性、抗張強度和撕裂強度。Xie[27]將超聲波(38kHz)預處理乳液,減小乳液的粒徑,將其應用于加脂階段,并在后期超聲波作用一段時間,可提高油脂在革內的滲透性和分布均勻性,比傳統加脂工序可提高皮革油脂含量達36%。Sivakumar[28-29]采用超聲波對植物油和合成油脂進行預處理之后應用于皮革加脂過程。結果顯示,超聲波的施加有效地促進了油脂的乳化,減小油脂的粒徑,促進其在皮革中的擴散和滲透,明顯的提高皮革對油脂的吸收率。
3.7廢水處理
制革廢水主要來源于浸水、脫脂、脫毛、浸酸、鞣制和染色工序,其中含有大量的有機物和無機物,具有一定的毒性。據統計,2007年底中國皮革加工業向環境排放的廢水保守估計約115億t[30],給環境造成了嚴重的污染。上世紀90年代以來,美國、加拿大、德國、中國等實驗室開始致力于超聲波降解廢水有機物的研究。超聲技術的迅速發展,在處理廢水有機物中的應用也越來越受到關注。李國英[31]利用超聲技術強化混凝沉淀處理制革廢水,超聲波作用60s后,再加入混凝劑,COD的去除率最高可達73.2%,較之無超聲波時提高了10%。方建德[32]考察了超聲波的時間、強度和施加方式對鉻鞣廢水化學沉淀處理的影響,采用以CaO為主的混合藥劑對廢水進行處理時,加入堿劑后施加2min超聲波,可將鉻泥沉降時間縮短2h??梢?,由于超聲波較強的空化作用,使得廢水中有機物熱運動加快,降解能力增強,對制革廢水處理具有明顯的強化作用,可明顯改善出水水質,減輕環境負擔。