我女儿最近新买了一把儿童牙刷,如图1所示,仔细查看了超声波振动(声波振动吸尘器)。韦雅,罗永浩好像带了类似的产品,如图2所示。
这里的声波其实是指超声波方式。随着铺天盖地的广告营销,人们也在慢慢接受和使用利用声波原理刷牙的工具。但是很多人不理解刷牙的具体原理,今天简单谈谈这个问题。
图1儿童牙刷
图2罗永浩皮带电动牙刷
[定义]声波是声音的传播形式,发出声音的物体称为声源。声波是音源振动产生的机械波,人的耳朵能听到的声波频率一般在20Hz到20kHz之间。波动频率超过20kHz称为超声波,20Hz以下称为二次声波。
超声波在波长、能量、传播过程中具有反射、折射、共振、损耗等突出特征,在工业加工领域得到了广泛应用,可用于切割、清洁(见图3、4)、焊接、抛光和复合加工。
图3超声波清洗蔬菜、水果
使用度4超声波原理的便携式洗衣皂
无论超声波是否应用于该领域、设备体积,其系统组成都将包括如下部分,如图5所示。
图5超声波加工电路图
(1-工具2-工件3-抛光悬浮液;4、5-变幅杆;6-转换器;7-超声波发生器)
【超声波加工】:利用工具-1面进行超声波频率振动,通过磨料悬浮液-3加工脆性材料-2的成型加工方法。
1)超声波发生器。工业上发生器的作用是将50Hz的交流功率转换为一定功率的超声波频率信号。
2)超声波振动系统。本节包括超声波转换器、变径条和工具6、5、4和1。超声波本质上是频率较高的机械波(声波),发生器是将交流电转换为电信号(高频),因此交换器必须将电信号转换为(高频)声波。
图6压电效应
简而言之,压电效应是指通过电信号作用而物理拉伸的特定特殊物质。图6是变化的,正电压变大,相反负电压变小。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视),传记名言)石英晶体的压电效果为3000V,产生小于0.01的变形。那么电信号和伸缩量在数学上都有关系,这意味着超声波信号会产生超声波频率的波动(振动、变形)。磁致伸缩原理类似。拜托妈妈[牙齿]。
市面上的电动牙刷将发生器和交换器的原理制成声波马达(磁悬浮声波马达),利用压电效应直接产生机械波。其原理其实是一样的。
3)变幅酒吧。不知道大家有没有发现牙刷棒很长。如图7所示。这是因为材质发生的变形太小,需要放大。一般变幅杆形状如图8所示。一般来说,细端连接输出端(牙刷头),因为细端容易产生大幅度的振幅。
4)一般来说,利用超声波清洗需要水等介质。变幅杆将产生大振幅的机械波传递给工具团,工具端面在水中传递高频声波,就像锤子一样用高频撞击水滴一样,此时水介质正与高频声波波形一起传递能量。如图9所示。如图10所示,在一定频率下,声源通过水介质时,水介质的形状会发生变化。高频振动在水中产生称为共和作用的现象。这是因为水溶解了无数空气,形成了泡沫,泡沫膨胀到爆炸为止,在一定的压力下膨胀。因为这样做在局部范围内会产生一定的冲击波,使污渍离开物体表面,达到清洁效果。请参见图9。
图7机张电动牙刷
图8变幅杆形状
图9声波在水中传输
图10声波传输可以改变介质的形状
当然,在工业中,为了获得更好的洗涤效果和研磨效果,在水中加入一些研磨颗粒,提高其效果。同样,对于超声波牙刷,一些企业推出了特制牙膏,实际上是放磨石加强清洗效果。
摘要:超声波牙刷的原理一点也不难,很复杂,反而很简单。由电机、变幅杆、刷子头组成,成本相当低。
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