壓電片的振動頻率因為壓電片本體在出廠就有振動頻率的誤差,而在 振動頻率中,本型號的壓電片有兩個已知的振動頻率,分別為63±3kHz 以 及95±5kHz,再測試過的振動後的結果發現在振動頻率為 63±3kHz 時,壓 電片可出現最大振動的幅度,所以便以此頻率為實驗的主要振動頻率;接
的74 度時,該範圍的噴孔片無法做出噴出液滴的動作,但因為直交表需要 44.7±1.8μm、77.4±2μm、104±2μm;B1、B2、B3 表示為厚度,分別為 25±2μm、
36.5±1.3μm、46±2μm;C1、C2、C3 表示為接觸角,分別為 112 度、74 度、
54 度。 況,尤其以實驗Case1、2、4、5、7 可明顯看出,其中又以實驗 Case4、5、
7 出現大顆液滴與小顆液滴為交錯出現。本實驗在使用軟體 Image-J 以及顯 與Case5 以及 Case7 中可見到,第三種液滴狀態可在實驗 Case3、Case6、
Case8 以及 Case9.1 中可見到,而在實驗中記錄的方式是使用若有出現兩種 不同大小的液滴體積,就用兩個數值做記錄,並在實驗記錄下分別用大液 滴與小液滴來做區分,並分別做記錄。而Case1 以及 Case2 的液滴自噴孔噴 出後斷裂時就觀察到兩顆液滴因為前液滴速度較慢,後端液滴速度較快,
在液滴還是存在於液柱中,尚未與液柱分離的時候,就已經發生前後液滴 驗Case1 以及 Case2,發現在這兩個 Case 的振幅中,倍頻震幅(31.3kHz)遠 比原本的振幅(63kHz)為大,而噴出的液滴的直徑也比噴孔的直徑大,噴出 的液珠直徑與噴孔直徑的比值為1.15~1.30,所以推測因為倍頻振幅的干擾 會使噴出的液滴變大,而實驗Case4、Case5、Case7 中因為原本的頻率 (63.5kHz)與倍頻(31kHz)的頻率兩者的振幅相近,所以出現噴出的液滴呈現 不穩定輸出,出現噴出大顆液滴與小顆液的的狀況。
接著討論液滴體積的 S/N 比回應值,此指標為觀察整體數值好壞的依 據,對於體積的S/N 比回應值,在此 S/N 比採用望小為目標,就是越接近 0
值,表示噴出的液滴越小,本實驗先看孔徑對於體積的影響(表 4-3 至表
4-1-2 田口式實驗方法對斷裂時間的分析
兩者同為親水性,且接觸角只相差為20 度,所以出現此現象屬於正常範圍。
77.4±2μm (A2)次之,104±2μm (A3)最低的狀況,噴孔的條件為 44.7±1.8μm
(A1)時,S/N 比最高,表示在條件為 44.7±1.8μm (A1)時期均勻度最佳。噴
仍以44.7±1.8μm(A1)可得到較高的速度,而孔徑 77.4±2μm(A2)與 104±2μm
(A3)的點上的兩條線的距離漸遠,原因應該是因為若噴孔孔徑變大,讓兩個 頻率所產生的振幅互相干擾的便會影響越明顯,會出現大液滴與小液滴兩 者,而兩者的速度不一致,導致出現圗中的現象,且77.4±2μm(A2)在小顆 液滴的速度的S/N 比上,出現比兩旁為低的數値,因該是因為在此集團 (Case4、Case5、Case6)的 Case4 以及 Case5 中,小顆液滴在振幅互相干擾的 狀況下,導致速度不能提升,S/N 比的圖形也就不為線性。接著觀察噴孔片 厚度對液滴飛行速度的關係(圗 4-28),發現以厚度B3 時速度比其餘兩者為 高,所以厚度B3 在此三點中為最佳,最大差值為 3.6,而 S/N 比在厚度為 B2(36.3±1.3μm)為最低點,是因為 Case4 與 Case8 的關係(表 4-2),Case4 因 為兩不同振幅間的互相干擾,液滴以不穩定的狀態下噴出,液滴的飛行速
4-2 頻率變化實驗
所以在頻率為96kHz 的狀態下的液滴飛行速度,也比 64kHz 時的液珠飛行 ρ為流體密度(kg/m3),U為噴出流滴的速度(m/s),D為特徵長度(m),在本實 驗中採用噴孔直徑當作特徵長度,因為觀察文獻中,都是使用噴孔直徑做 當作特徵長度,所以本實驗也採用這種方式,μ為流體之黏滯係數(kg/m.s),
將表4-16中的Re數與三因數間的關係,畫成圖(圖4-35)可看出,Re數在噴孔
的作用也就越大。而表面接觸角越低時,慣性力的影響也就越低。觀察We
振幅的互相影響,就振動量測儀器上所量測到的圖形而言,在實驗Case1、
Case2、Case4、Case5 以及 Case7 中,倍頻(31kHz)的震幅比原本頻率(63kHz) 的振幅大,倍頻的振幅越高噴出直徑比噴孔直徑大的液滴次數越多。
4-20(圖 4-20)發現,倍頻振幅會有因為噴孔片厚度降低,而倍頻振幅降低的 趨勢,所以推測倍頻振幅可能也跟噴孔片厚度有關係。
想要減少倍頻的出現,在觀察中發現兩個方法,第一個方法是避開這 個頻率範圍,前面提過,倍頻出現的原因是因為壓電阻抗相同,所以避開 壓電阻抗相同的地方,讓壓電阻抗不相同,倍頻自然會消失。第二個方法 是增加噴孔片的整體厚度,因為觀察圖4-20(圖 4-20)發現,整體的趨勢是當 噴孔片的厚度越厚,倍頻的振幅也就越小,所以增加噴孔片的厚度,應該 可以改善倍頻振幅的影響。