专利名称：超声波松土器及松土方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波松土器及松土方法，用在水田耕作的场 合，属于农业机械技术领域。
背景技术：
农业工程中种作物时，必须对土地进行松土，以利作物的种植、 生长和吸收营养，传统农业多采用蓄力或拖拉机松土，是利用工具对 土的机械剪切，使土破碎松土，缺点是是土块大，破碎不充分，不均 匀，能量利用率不高，拖拉机对环境有污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是是提供一种结构设计合理、适用范 围广、节能环保的超声波松土器，其特点在于，包括超声波信号发生
器1、换能器2、振动板3，其中，超声波信号发生器1与换能器2 通过导线联接，换能器2与振动板3相连。
本发明的另一个目的是提供一种超声波松土方法，包括以下步 骤先将振动板3安装在水面下土壤上，启动超声波信号发生器l， 产生高频信号给^^能器2，换能器2将高频信号转换成超声波振动， 使振动板3推动水作超声波振动，土壤中的水产生空化现象而使土变 松，达到松土效果。
前述的超声波振动板是一层具有一定厚度的不锈钢板，换能器粘 结于振动板上，通过超声波发生器产生的一定频率和电压的交流电信号，带动换能器和振动板一起做高频振动，当振动板向上振动时，将 水向上推开，当振动板向下振动时，水跟不上振动板的振动速度，在 水和振动板之间会形成一个空隙，这样反复振动就会有许多的气泡形 成，这种气泡就是由"空化效应"产生的，我们称之为空化泡，空化泡 会顺着振动方向向水中传播，空化泡撞击到含水土壤后产生数千个大 气压的撞击力，从而实现松土的目的。
本发明的工作原理如下由于超声波的波长短，所以超声波在含 水土壤中近视直线传播，在分界面产生反射、折射，引起不规则运动 的振动旋涡，对含水土壤起到搅动作用，同时在土壤中水粒液体内部 会产生声空化效应及声流效应。声空化效应是指超声波在含水土壤 中传播时，由于超声波频率高、功率大，液体分子受到周期性交变声 场的作用，引起液体的疏密变化快、疏密的差别大，这种疏密变化， 使含水土壤时而受拉，时而受压，在液体中产生负压，在声波稀疏相 内，液体受到拉应力，若声压值足够大，则液体被拉裂而产生空化泡 或空穴。此时空孔内充满着稀薄气体或蒸气，形成空化核，通常在含 水土壤中总存在一定量的微气泡，但并不是含水土壤中的所有微泡都 能成为空化泡核，只有当液体内的声压超过一定的阈值时，空化泡才 能形成。在声场的振动作用下，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨 胀，在随后来临的声波正压相内，这些空化泡或空穴将以极高的速度 闭合或崩溃，在闭合高压时而受压，但含水土壤的受拉性很差，含水 土壤就会断裂，产生一些几近真空的小空穴，接着液体受到压縮，这 些空穴被压縮直到崩溃，在崩溃过程中，空穴内部达到几千个大气压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小"爆炸"不断地冲击土壤内部， 使土壤变松，从而达到松土地的目的。
高能超声在含水土壤中传播时，因声波与含水土壤中粘性力的交 互作用，有限振幅衰减使含水土壤内从声源处开始形成一定声压梯 度，导致含水土壤的流动为声流效应。含水土壤中距离声源越远，有 限振幅声流引起的等效力越小。高能超声在含水土壤中引起的声流的
加速度大，并使声流以较大的速度运动，可达流体热对流速度的10 103倍。声空化和声流所引发的力学效应中的搅拌、分散、除气、冲
击破坏、作用和含水土壤松土原因。
本发明同现有技术相比有以下优点及效果1、超声波松土，具
有松土速度快，松土效果好的特点。2、节约能源，3对土壤中杂草
有脱水作用，使杂草死亡，有除草作用。
下面结合实施例对本发明进一步的详细说明，以下实施例是对本 发明的解释但本发明不局限于以下实施例。
图l为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的超声波松土器包括超声波信号发生器1、
换能器2、振动板3，其中，振动板3安装在水面下土壤上，超声波 信号发生器1与换能器2通过导线联接，换能器2与振动板3相连。 工作时，先将超声波信号发生器1电源打开，使换能器2产生超 声波振动，通过振动板3对水和土壤进行超声振动，对土壤产生空化效应，在声场的振动作用下，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀， 在随后来临的声波正压相内，这些空化泡或空穴将以极高的速度闭合 或崩溃，在闭合高压时而受压，但含水土壤的受拉性很差，含水土壤 就会断裂，产生一些几近真空的小空穴，接着液体受到压縮，这些空 穴被压縮直到崩溃，在崩溃过程中，空穴内部达到几千个大气压，连 续不断地产生瞬间高压就象一连串小"爆炸"不断地冲击土壤内部，使 土壤变松，从而达到松土地的目的。
权利要求
1、一种超声波松土器，其特征在于，包括超声波信号发生器(1)，用来产生高频信号；换能器(2)与超声波信号发生器(1)通过导线联接，将高频信号转换成超声波振动；振动板(3)安装在水面下土壤上与换能器(2)相连，推动水作超声波振动。
2、 一种超声波松土方法，包括以下步骤先将振动板安装在水 面下土壤上，启动超声波信号发生器，产生高频信号给换能器，换能 器将高频信号转换成超声波振动，使振动板推动水作超声波振动，土 壤中的水产生空化效应而使土变松，达到松土效果。
3、 如权利要求2所述的一种超声波松土器，其特征在于所述 的超声波振动板是一层不锈钢板，换能器粘结于振动板上，通过超声 波发生器产生的一定频率和电压的交流电信号，带动换能器和振动板 一起做高频振动，当振动板向上振动时，将水向上推开，当振动板向 下振动时，水跟不上振动板的振动速度，在水和振动板之间会形成一 个空隙，这样反复振动就会有许多的气泡形成，形成空化效应，由空 化效应产生的空化泡顺着振动方向向水中传播，空化泡撞击到含水土 壤后产生数千个大气压的撞击力，从而实现松土的目的。
全文摘要
本发明公开了一种超声波松土器及松土方法，其特点在于，包括超声波信号发生器、换能器、振动板，其中，超声波信号发生器与换能器通过导线联接，换能器与振动板相连。先将振动板安装在水面下土壤上，启动超声波信号发生器，产生高频信号给换能器，换能器将高频信号转换成超声波振动，使振动板推动水作超声波振动，土壤中的水产生空化现象而使土变松，达到松土效果。本发明具有松土块，效率高，且节能环保的优点。
文档编号A01B35/00GK101574027SQ200910099450
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者黄德中 申请人:绍兴文理学院