Công suất âm được xác định thông qua phép đo nhiệt lượng. Khi sóng siêu âm truyền trong chất lỏng, hiệu ứng sinh lỗ hổng xảy ra làm phát sinh nhiệt. Đo nhiệt lượng trong khối chất lỏng, từ đó cho phép tính được công suất âm. Thí nghiệm được tiến hành như sau.
Trước hết, xác định nhiệt độ ban đầu của nước, sau đó cho máy hoạt động, dùng nhiệt kế rượu để đo nhiệt độ của chất lỏng trong một khoảng thời gian đủ lớn. Biểu diễn bằng đồ thị lượng gia tăng nhiệt độ, , theo những khoảng thời gian bằng nhau, . Từ đây, công suất âm, , được xác định theo biểu thức
(3.10) trong đó, là khối lượng của nước tính bằng gam ( ), là nhiệt dung riêng của nước. Thí nghiệm đo công suất siêu âm được tổ chức như hình 3.15.
Hình 3.15. Thí nghiệm đo công suất âm
Đầu phát (30.26 kHz) và nhiệt kế rượu (NK) được nhúng vào bình cách nhiệt (C) chứa 1000 gam nước. Nhiệt độ ban đầu của nước được xác định là 28 . Cho máy siêu âm (SAHT – 30.26 kHz) chạy trong 10 phút và ghi lại nhiệt độ của nước sau 60 giây một lần. Biểu diễn sự gia tăng nhiệt độ của nước theo thời gian bằng phần mềm OriginPro 7.5 (hình 3.16)
Hình 3.16. Sự gia tăng nhiệt độ của nước theo thời gian dưới tác dụng của siêu âm hội tụ
Đồ thị có dạng , trong đó các tham số và có giá trị như ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Các tham số của đường làm khớp
Tham số Giá trị
31 877
Thay 31 vào biểu thức tính công suất, nhận được giá trị công suất âm của máy là 135 . Tương ứng với cường độ âm tại vùng trường gần là 135W/0.015cm2 = 9000(W/cm2). Máy phát sau khi thiết kế và chế tạo thành công có các đặc tính kỹ thuật được cho trên bảng 3.3.
Bảng 3.2. Đặc tính kỹ thuật của máy phát siêu âm hội tụ
TT Thông số Diễn giải
1 Trọng lượng 2.5kg
3 Nguồn cung cấp 220/230V; 50/60Hz
4 Công suất điện ngõ vào 55W
5 Công suất hoạt động 135W
6 Biên độ tín hiệu 1500V 7 Dòng tiêu thụ 0.25A T hờ i g ia n (s ) T hé p
8 Tần số làm việc 30.26kHz 9 Thời gian làm việc tối đa 30 phút