TE-1熱聲效應(yīng)演示儀
一、引  言
熱聲效應(yīng)是80年代提出來(lái)的致冷原理和方法，熱聲致冷在冷卻紅外探測(cè)器件、超導(dǎo)電子學(xué)器件等低溫固體電子器件的微型低溫制冷領(lǐng)域具有特殊的優(yōu)點(diǎn)、同時(shí)在某些方面具有替代氟利昂制冷的潛在能力，因而受到廣泛的關(guān)注，熱聲效應(yīng)及聲學(xué)、熱力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，熱聲致冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，可作為熱聲效應(yīng)演示儀器，幫助學(xué)生理解熱聲效應(yīng)的基本原理。
二、實(shí)驗(yàn)儀器
熱聲效應(yīng)演示儀主要由功率信號(hào)源、音頻揚(yáng)聲器、1/4波長(zhǎng)諧振管、熱聲堆、鋁塞、測(cè)溫探頭、數(shù)字式溫度計(jì)等器件組成。
三、演示原理
本演示儀是共振型駐波熱聲制冷實(shí)驗(yàn)裝置。共振型駐波熱聲制冷機(jī)是利用管內(nèi)產(chǎn)生的近共振的駐波聲場(chǎng)產(chǎn)生熱效應(yīng)進(jìn)行工作的，熱聲效應(yīng)是實(shí)現(xiàn)聲致冷的橋梁。所謂熱聲效應(yīng)是指在可壓縮的流體的聲振蕩與固體介質(zhì)之間，由于熱相互作用而產(chǎn)生的時(shí)均能量效應(yīng)[3]。
要了解熱聲效應(yīng)就要具體探討熱聲管中氣體的運(yùn)動(dòng)。在諧振管上端有一熱聲堆，揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲波在諧振管內(nèi)形成縱向駐波，管的兩端為駐波的壓力波腹，當(dāng)聲壓增加時(shí)，氣團(tuán)向上（諧振腔封閉端方向）運(yùn)動(dòng)且被壓縮，溫度升高，此時(shí)氣體溫度比其附近熱聲堆的溫度高，于是就把熱量輸給熱聲堆。當(dāng)駐波繼續(xù)完成一周時(shí)，氣團(tuán)向下運(yùn)動(dòng)，聲壓降低，膽熱聲堆溫度降低較少，氣團(tuán)附近熱聲堆溫度高于氣團(tuán)溫度，要向氣團(tuán)輸熱，所以氣團(tuán)每次振動(dòng)都從下吸取熱量向上輸送熱量
熱聲堆中有無(wú)數(shù)這樣的氣團(tuán)，運(yùn)動(dòng)情況相同，它們就像接力賽一樣，從下端吸熱輸送到上端。在共振條件下，氣團(tuán)快捷、有效地如此循環(huán)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生明顯的宏觀效果，從而完成聲熱泵作用。這就是熱聲效應(yīng)的基本原理。
四、主要技術(shù)參數(shù)
1) 測(cè)溫范圍:-40-+150℃，三位半數(shù)字表顯示，分辨率0.1℃
2) 測(cè)溫精度：±04-±0.8℃
3) 線性度：±0.15-±0.3℃
4）電源輸入AC6-9V