超声碎石实验.pdf

超声碎石实验 椭球面有两个焦点,在其中一个焦点上发出声、光等物理能量，就会在另一焦点上会聚。 如果一个焦点上是能源，在另一焦点上放一物体，例如小石块等，只要能量足够强，就可以 将小石块击碎。 【预习提要】 （1） 椭球面及焦点的几何性质 （2 ） 高压脉冲放电 （3 ） 控制面板的操作 【实验要求】 （1） 了解椭球面及焦点的几何性质，学会已知一个焦点找另一焦点的方法。 （2） 学习通过操作说明书来熟悉操作一个较复杂设备的工作过程。 （3） 了解高压脉冲碎石的过程。 【实验目的】 了解利用椭球面焦点高压脉冲碎石的全过程并学会操作较复杂的设备。 【实验器材】 高压脉冲碎石仪一台，碎石一块。 【实验原理】 一 基本原理 从数学原理可知，图示椭圆方程为： 2 2 X Y 2 + 2 = 1 c = a 2 − b2 b a 开方后得+/-值,表明有两个焦点,入图 1 所示,其坐标为 F=(0,+/C),如果将其以 Y 轴为轴心旋转 180 度,在空间的轨迹就构成了一个旋转椭球面,从物理学可知,椭球面和抛物面一样都具有特 定的光学性质,在工业、通讯及生活中得到广泛应用，今对椭球面而言。若在某一焦点上放 置一光源，如图 2 所示，通过椭球面的反射，将在另一焦点处获得光源集中的一点。等效于 光源就在另一焦点处产生一样。 Y +C X 0 -C 图 1 椭圆与焦点 光具有波动性质（振动），同样如果在其中一个焦点处产生一次能量很强的振动（荡）， 必在第二焦点获得一次能量很大的冲击，这种能量的汇集效果是不受振源频率限制的，在其 相当宽的频率范围都应有同样的效果，基于物理学上的这些性质，设想以一个焦点为振波源， 但波源处的能量不便收集和利用。但在第二焦点处位置却便于收集和利用。本实验的基本思 维方法是在椭圆旋转面的一个焦点位置产生一高压、大电流的窄脉冲放电，这种强烈的振动 能量将使处在第二焦点处的物体受到强烈的冲击，且在第一焦点外的空间内。如医学上利用 这性质，使体内的结石被粉碎而便于排除体外，而不用开刀手术。本实验的目的在于演示在 焦点的脉冲放电，使另一焦点处的硬物体受冲击后的击碎效果。 Y +C X 0 -C 图 2 焦点光源的反射 二 实验仪器的主要组成部分及作用 1 镜面（光洁度）椭球面碗，用以反射冲击波。 2 脉冲放电电极，用以产生脉冲源 3 可调受控的高压大功率脉冲电源 4 具有 X 、Y 、Z 等运动的三维定位系统，用以收寻第二焦点的位置，保障实验物体准 确地放在第二焦点处。 5 一个辅助光源，其作用是放在第一焦点处，与高压放电电极在同一位置（即第一焦点 位置）。通过坐标寻找，在第二焦点的挡光板处，得到一个汇聚成一点（非几何光点）的亮 点。即为被实验物所在的位置。实验时将用电极取代互助光源，用硬度物体取代挡光板。 6 抽水和排水系统，保障实验在水介质中工作。 二 原理框 图及操作面板 220V 高压显示 KV 计数显示 过流开关 KV 控 加载 高压输出 X 、Y 、Z 、对焦