超声悬浮仪由超声波换能器(探头)发出高频脉冲声波遇到被测液位表面被反射折回,折回的反射回波被换能器接收转换成电信号。声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比。当超声波能量足够大,超声波探头在空气中向前发射时,遇到较理想的反射面后会形成传播方向相反的反射波,两束波叠加,就会形成驻波。形成的驻波,会产生方向向上的声压和方向向下的声压,且呈正弦分布。方向向上的声压和方向向下的声压交错的地方为声压节点(pressurenode),即声压值为0的位置。
超声悬浮仪的优点:
1.超声波液位传感器不直接与介质接触,价格便宜且便于安装维护;
2.测量精度高且测量范围大,换能器寿命长;
3.超声波不受光线、料度的影响,其传播速度并不直接与媒质的介电常数、电导率、热导率有关,因此超声波传感器广泛用于测腐蚀性和侵蚀性及性质易变的物位。
超声悬浮仪可提供无接触环境、可控的气体环境,只需要非常小的样品体积并且可以很容易地结合众多的分析技术,用于多种科学研究。超声波悬浮按照其机理可以分为两种:近场悬浮和驻波悬浮。近场悬浮的距离很小,但是能悬浮起很大质量的物体(可达几十千克)。驻波悬浮主要是利用声波的叠加形成驻波,进而悬浮起物体,其与进场悬浮相比,能悬浮起一系列等高的物体,但是物体的质量要很小。本实验通过演示驻波悬浮,激发学生对物理、实验的热情,增强对驻波、声压等的了解。