專利名稱：超聲波松土器及松土方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波松土器及松土方法，用在水田耕作的場(chǎng) 合，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)工程中種作物時(shí)，必須對(duì)土地進(jìn)行松土，以利作物的種植、 生長(zhǎng)和吸收營(yíng)養(yǎng)，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)多采用蓄力或拖拉機(jī)松土，是利用工具對(duì) 土的機(jī)械剪切，使土破碎松土，缺點(diǎn)是是土塊大，破碎不充分，不均 勻，能量利用率不高，拖拉機(jī)對(duì)環(huán)境有污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、適用范 圍廣、節(jié)能環(huán)保的超聲波松土器，其特點(diǎn)在于，包括超聲波信號(hào)發(fā)生
器1、換能器2、振動(dòng)板3，其中，超聲波信號(hào)發(fā)生器1與換能器2 通過(guò)導(dǎo)線聯(lián)接，換能器2與振動(dòng)板3相連。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種超聲波松土方法，包括以下步 驟先將振動(dòng)板3安裝在水面下土壤上，啟動(dòng)超聲波信號(hào)發(fā)生器l， 產(chǎn)生高頻信號(hào)給^^能器2，換能器2將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波振動(dòng)， 使振動(dòng)板3推動(dòng)水作超聲波振動(dòng)，土壤中的水產(chǎn)生空化現(xiàn)象而使土變 松，達(dá)到松土效果。
前述的超聲波振動(dòng)板是一層具有一定厚度的不銹鋼板，換能器粘 結(jié)于振動(dòng)板上，通過(guò)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的一定頻率和電壓的交流電信號(hào)，帶動(dòng)換能器和振動(dòng)板一起做高頻振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)板向上振動(dòng)時(shí)，將 水向上推開(kāi)，當(dāng)振動(dòng)板向下振動(dòng)時(shí)，水跟不上振動(dòng)板的振動(dòng)速度，在 水和振動(dòng)板之間會(huì)形成一個(gè)空隙，這樣反復(fù)振動(dòng)就會(huì)有許多的氣泡形 成，這種氣泡就是由"空化效應(yīng)"產(chǎn)生的，我們稱之為空化泡，空化泡 會(huì)順著振動(dòng)方向向水中傳播，空化泡撞擊到含水土壤后產(chǎn)生數(shù)千個(gè)大 氣壓的撞擊力，從而實(shí)現(xiàn)松土的目的。
本發(fā)明的工作原理如下由于超聲波的波長(zhǎng)短，所以超聲波在含 水土壤中近視直線傳播，在分界面產(chǎn)生反射、折射，引起不規(guī)則運(yùn)動(dòng) 的振動(dòng)旋渦，對(duì)含水土壤起到攪動(dòng)作用，同時(shí)在土壤中水粒液體內(nèi)部 會(huì)產(chǎn)生聲空化效應(yīng)及聲流效應(yīng)。聲空化效應(yīng)是指超聲波在含水土壤 中傳播時(shí)，由于超聲波頻率高、功率大，液體分子受到周期性交變聲 場(chǎng)的作用，引起液體的疏密變化快、疏密的差別大，這種疏密變化， 使含水土壤時(shí)而受拉，時(shí)而受壓，在液體中產(chǎn)生負(fù)壓，在聲波稀疏相 內(nèi)，液體受到拉應(yīng)力，若聲壓值足夠大，則液體被拉裂而產(chǎn)生空化泡 或空穴。此時(shí)空孔內(nèi)充滿著稀薄氣體或蒸氣，形成空化核，通常在含 水土壤中總存在一定量的微氣泡，但并不是含水土壤中的所有微泡都 能成為空化泡核，只有當(dāng)液體內(nèi)的聲壓超過(guò)一定的閾值時(shí)，空化泡才 能形成。在聲場(chǎng)的振動(dòng)作用下，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡將迅速膨 脹，在隨后來(lái)臨的聲波正壓相內(nèi)，這些空化泡或空穴將以極高的速度 閉合或崩潰，在閉合高壓時(shí)而受壓，但含水土壤的受拉性很差，含水 土壤就會(huì)斷裂，產(chǎn)生一些幾近真空的小空穴，接著液體受到壓縮，這 些空穴被壓縮直到崩潰，在崩潰過(guò)程中，空穴內(nèi)部達(dá)到幾千個(gè)大氣壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就象一連串小"爆炸"不斷地沖擊土壤內(nèi)部， 使土壤變松，從而達(dá)到松土地的目的。
高能超聲在含水土壤中傳播時(shí)，因聲波與含水土壤中粘性力的交 互作用，有限振幅衰減使含水土壤內(nèi)從聲源處開(kāi)始形成一定聲壓梯 度，導(dǎo)致含水土壤的流動(dòng)為聲流效應(yīng)。含水土壤中距離聲源越遠(yuǎn)，有 限振幅聲流引起的等效力越小。高能超聲在含水土壤中引起的聲流的
加速度大，并使聲流以較大的速度運(yùn)動(dòng)，可達(dá)流體熱對(duì)流速度的10 103倍。聲空化和聲流所引發(fā)的力學(xué)效應(yīng)中的攪拌、分散、除氣、沖
擊破壞、作用和含水土壤松土原因。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)及效果1、超聲波松土，具
有松土速度快，松土效果好的特點(diǎn)。2、節(jié)約能源，3對(duì)土壤中雜草
有脫水作用，使雜草死亡，有除草作用。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本 發(fā)明的解釋但本發(fā)明不局限于以下實(shí)施例。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的超聲波松土器包括超聲波信號(hào)發(fā)生器1、
換能器2、振動(dòng)板3，其中，振動(dòng)板3安裝在水面下土壤上，超聲波 信號(hào)發(fā)生器1與換能器2通過(guò)導(dǎo)線聯(lián)接，換能器2與振動(dòng)板3相連。 工作時(shí)，先將超聲波信號(hào)發(fā)生器1電源打開(kāi)，使換能器2產(chǎn)生超 聲波振動(dòng)，通過(guò)振動(dòng)板3對(duì)水和土壤進(jìn)行超聲振動(dòng)，對(duì)土壤產(chǎn)生空化效應(yīng)，在聲場(chǎng)的振動(dòng)作用下，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡將迅速膨脹， 在隨后來(lái)臨的聲波正壓相內(nèi)，這些空化泡或空穴將以極高的速度閉合 或崩潰，在閉合高壓時(shí)而受壓，但含水土壤的受拉性很差，含水土壤 就會(huì)斷裂，產(chǎn)生一些幾近真空的小空穴，接著液體受到壓縮，這些空 穴被壓縮直到崩潰，在崩潰過(guò)程中，空穴內(nèi)部達(dá)到幾千個(gè)大氣壓，連 續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就象一連串小"爆炸"不斷地沖擊土壤內(nèi)部，使 土壤變松，從而達(dá)到松土地的目的。
權(quán)利要求
1、一種超聲波松土器，其特征在于，包括超聲波信號(hào)發(fā)生器(1)，用來(lái)產(chǎn)生高頻信號(hào)；換能器(2)與超聲波信號(hào)發(fā)生器(1)通過(guò)導(dǎo)線聯(lián)接，將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波振動(dòng)；振動(dòng)板(3)安裝在水面下土壤上與換能器(2)相連，推動(dòng)水作超聲波振動(dòng)。
2、 一種超聲波松土方法，包括以下步驟先將振動(dòng)板安裝在水 面下土壤上，啟動(dòng)超聲波信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生高頻信號(hào)給換能器，換能 器將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波振動(dòng)，使振動(dòng)板推動(dòng)水作超聲波振動(dòng)，土 壤中的水產(chǎn)生空化效應(yīng)而使土變松，達(dá)到松土效果。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種超聲波松土器，其特征在于所述 的超聲波振動(dòng)板是一層不銹鋼板，換能器粘結(jié)于振動(dòng)板上，通過(guò)超聲 波發(fā)生器產(chǎn)生的一定頻率和電壓的交流電信號(hào)，帶動(dòng)換能器和振動(dòng)板 一起做高頻振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)板向上振動(dòng)時(shí)，將水向上推開(kāi)，當(dāng)振動(dòng)板向 下振動(dòng)時(shí)，水跟不上振動(dòng)板的振動(dòng)速度，在水和振動(dòng)板之間會(huì)形成一 個(gè)空隙，這樣反復(fù)振動(dòng)就會(huì)有許多的氣泡形成，形成空化效應(yīng)，由空 化效應(yīng)產(chǎn)生的空化泡順著振動(dòng)方向向水中傳播，空化泡撞擊到含水土 壤后產(chǎn)生數(shù)千個(gè)大氣壓的撞擊力，從而實(shí)現(xiàn)松土的目的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超聲波松土器及松土方法，其特點(diǎn)在于，包括超聲波信號(hào)發(fā)生器、換能器、振動(dòng)板，其中，超聲波信號(hào)發(fā)生器與換能器通過(guò)導(dǎo)線聯(lián)接，換能器與振動(dòng)板相連。先將振動(dòng)板安裝在水面下土壤上，啟動(dòng)超聲波信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生高頻信號(hào)給換能器，換能器將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波振動(dòng)，使振動(dòng)板推動(dòng)水作超聲波振動(dòng)，土壤中的水產(chǎn)生空化現(xiàn)象而使土變松，達(dá)到松土效果。本發(fā)明具有松土塊，效率高，且節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01B35/00GK101574027SQ200910099450
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者黃德中 申請(qǐng)人:紹興文理學(xué)院