2011年8月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
基于连续和脉冲超声波对SiC颗粒粒度表征的对比
吴健，苏明旭，蔡小舒，王炜慧，孙磊
（上海理工大学颗粒与两相流测量研究所，上海200093）
VoL.11 No.4 Aug.2011
摘要：为了研究连续和脉冲超声波2种不同激励方式对颗粒粒度表征的影响，设计了2套分别基于连续和脉冲超声波对颗粒粒度表征的实验系统，在相同实验条件下，利用一对水浸式探头构成一发一收的模式，采用变声程法，对4 种不同浓度的SiC悬浊液声衰减谱进行测量，结果表明，2套系绕所测的声衰减谱趋势相同，连续波激励下的声衰减谱数值偏大10%左右.结合反演算法得出了SiC微粉颗粒的粒度分布，发现不同激励方式下的颗粒粒度分布吻合程度
较好，偏差均在5%以内，说明不同激励方式对颗粒粒度表征最终结果影响不大。关键词：连续波；脉冲波；超声；颗粒粒度：测量
中图分类号：0764 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)04-0549-05
由于超声衰减谱法的复杂性，且2种方式各有利，还
碳化硅(SiC)微粉是磨料行业中常用的研磨材料之一，主要用于0.0762~0.3048m的单晶硅、多晶硅、砷化钾和石英晶体的线切割，是太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料.SiC微粉的粒度直接影响磨料的氧化性、成型及胚体密度[1-3]，对SiC微粉粒度的测量具有十分重要的意义，
SiC微粉的常规测量方法主要有电感应法和光散射法[4]，电感应法基于Coulter原理，主要用于对SiC微粉的实验室分析，很难实现在线测量，光的穿透能力较弱，光散射难以对较高浓度的SiC悬浊液进行测量.超声衰减谱法具有穿透能力强、传感器耐污损、自动化程度高等优点，非常适合悬浊液或浆料粒度的在线测量[5.6]
连续波和脉冲波是2种典型的超声波激励和波动方式，在超声衰减谱法颗粒粒径测量中均有研究[7-10]
Sample cell
Transmitting transducer
图1透射式实验装置示意图
Receiving transducer
Fig.1 Schematic diagram of transmission experimental setup
未见用2种方法对同一样品进行对比测量的报道.本研究通过在相同实验条件(相同换能器、样品池和环境温度)下对2种激励方式进行对比，结合反演算法，发现2 种激励方式下颗粒粒度反演结果较吻合，说明在不同的激励方式下，颗粒粒度分布表征的结果体现出了一致性。
2
SiC悬浊液声衰减系数测量
2.1声衰减系数测量方法、系统及过程
为了更好地比较2种激励方式对颗粒粒度表征的影响，本研究采用相同的测量方法，即透射式变声程法，实验装置如图1所示.超声换能器在不同声程L和L 下接收声波信号，声衰减系数α表示为
a=In(A,/A2)[2(LL,)],
(1)
其中，A;和A2分别是声程L,和L,下超声换能器接收到
Temperature control
Transmitting transdacer
Sample cell
Ultrasonic pulse transmitting ahd
rmceiving instrunent High-speed data acquisitionboard
Computer
图2脉冲波激励方式系统流程图
Receiving ransduce
Fig.2 Flow chart of pulsed wave system
收稿日期：2011-0328，修回日期：20110525
基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50706029；50836003；51076106)：上海市科委科技支撑计划基金资助项目(编号：10540501000）作者篇介：吴能(1985-)，男，江苏省苏州市人，硕士研究生，热能工程专业，E-mail:wujian_0926163.com；苏明旭，通讯联系人，
Tel: 021-55277764-816, E-mail: iptfm@163.com