雾屏发生器的设计与制作

论文总字数：14306字

目 录

摘要 1

Abstract 2

第一章 绪论 3

1.1目的与意义 3

1.2 国内外现状 3

1.3 内容 3

第二章 雾屏发生器主要装置设计 3

2.1 雾化装置 3

2.2推进装置 3

2.3 气流均匀与导向装置 3

2.4 控制装置 4

2.4 小结 4

第三章 理论研究 4

3.1超声波雾化器雾化原理 4

3.2 风扇风速、风量的理论探讨 5

3.2.1 风扇的静压、动压、全压 5

3.2.2 风速与风压的关系 5

3.2.3 风扇的风量 5

3.3空气动力学原理 5

3.3.1作用在雾气上的力 5

3.3.2 二维雾气微团的运动分析 6

3.3.3三维流体的雾气微团运动分析 8

3.4小结 8

第四章 仪器设计过程 8

4.1第一代雾屏发生器 9

4.2第二代雾屏发生器 9

4.3第三代雾屏发生器 10

4.4第四代雾屏发生器 11

第五章 雾屏发生器的制作过程 11

第六章 总结与展望 13

6.1总结 13

6.2展望 13

参考文献： 14

致 谢： 15

雾屏发生器的设计与制作

任常伟

20141306015

.

Abstract: The Fog screen generator is a device that produces a plane mist screen by using an ultrasonic integrated atomizer to produce a large amount of particulate mist, combined with aerodynamic principles. Using the particle fog plane characteristic as the light path carrier, then the specially fluent vivid medium fluid project forms the Unreal stereo image in the fog screen space, forms one kind of three-bit spatial stereoscopic image, gives a new stereoscopic visual enjoyment , is a new kind of display medium. The existing Fog screen generator large volume, complex structure, installation difficulties, mainly for large-scale commercial display, wedding scene, exhibition center, internet cafes,KTV and other places. We are going to design a small, portable fog screen generator, but also to improve the existing technology to cause the fog screen many problems. This paper introduces the design and fabrication process of a new type of fog screen generator. We first design the basic device, and then the theoretical analysis, then design the structure of the device, the final assembly Fog screen generator. After gradual design and improvement, our self-made fog screen generator, eventually to achieve more portable, simple operation, mist uniformity, high smoothness.

Key words: Fog screen generator； fog screen； airflow； fan

一、前言

1．1目的与意义

随着科技的高速发展，人民生活的日益提高，人们对事物以及精神层次的追求提出了新的要求。在这个信息与技术的年代里，传统的展示媒体已经不能提起人们的兴趣与目光，急需一种新型的展示媒体，这种媒体不但要能够像传统展示媒体一样，将信息清晰的呈现在人们的面前，还要融入新的科学理念给人以全新的视觉体验。雾屏发生器随之应运而生，它不但能像传统展示媒体那样清晰地呈现信息，还能够在空间中形成虚幻立体的影像，形成一种三维空间立体图像，给人一种新的立体视觉享受。

雾屏发生器作为一种展示媒体已经出现在了我们身边，主要集中于大型商场、酒店、娱乐场所等。由于它自身装置大，结构复杂，安装困难等诸多问题，雾屏发生器未真正进入人们的生活当中。我们需要设计一种小型的、便携式雾屏发生器。同时我们还要改进现有技术导致雾屏发生器产生的雾屏平整度较差，雾的浓度较低，难控制，仪器操作复杂等原有存在的诸多问题。通过我们的设计，有望使雾屏发生器真正的走入人们的生活，让更多的普通人能够感受到它的存在，在不远的将来这将是颠覆传统投影技术的一个转折点。

1.2国内外现状

在国内雾屏投影早已成为一种新型的展示媒体，它不但能营造出真人可进入视频画面的虚幻效果，人们还可以同进行雾屏互动。雾屏这种新型展示媒体并未发展起来，它仅仅被展示在大型场所，并没有真正进入人们的生活。在国外，例如美国对雾屏的研究较国内来说起步早，技术更先进，但也未真正发展起来。鉴于国内外现状，对雾屏发生器的研究具有重要的现实意义。

3．3内容

本文结构安排如下：第二章，我们主要简述了仪器的每个部分——雾化装置、排雾装置、气流均衡与导向装置、控制装置的设计理念和简单构造，并给出雾屏发生器的工作流程。第二章：我们对雾屏发生器中涉及到的超声波集成雾化器雾化理论、风速风量与雾屏高度的关系理论、空气动力学原理进行了基本的理论分析。第三章，我们介绍了仪器的设计过程，经历过一次又一次的失败，进行一次又一次的改进，最终设计出雾屏发生器。第四章，讲述了雾屏发生器的制作，组装过程，从选材料到组装仪器，每一个步骤都要去尝试去研究去改进。在本文最后的第七章我们给出了本文的总结与展望。

二、雾屏发生器的主要装置设计

2.1雾化装置

雾化装置是一个上方开口的长方形密封水槽，水槽内放有超声波集成雾化器。向雾化装置内加入水后，超声波雾化器利用电子高频震荡并通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态分子结构打散而产生自然飘逸的水雾。大量的雾态水滴聚集在雾化装置内。

2.2推进装置

由于雾化装置内产生的雾为液态水滴，他的密度要大于空气，并不会向四周快速扩散，需要有推进装置将雾气排出发生装置。排气装置是一个长方形的箱体，箱体两侧挖出安装风扇的空洞。工作时，接通风扇电源，风扇通过箱体两侧的空洞向箱内抽气，在箱体内形成气流，气流带动雾化装置的雾气，将雾气送出。

2.3气流均衡与导向装置

气流均衡与导向装置是有一排长细管组成。当雾气在推进装置所产生气流的携带下进入每一个细管中时，雾气会被均匀的分散到每个细管当中。细管具有一定的长度，而且每个细管的截面积很小，当气流进入导管后，在箱内气体的推动下，只会沿着细管的方向运动^【1】。这样当雾气排出时就会具有一定的速度，能够形成一道雾气屏幕

2.4控制装置

经过气流均匀与导向装置后，雾屏已经初步形成，但是怎么才能使形成的雾屏更紧密，于是我们设计添加了一个控制装置。控制装置是由额外的两个箱体组成，箱体外侧装有风扇，风扇将风抽入箱内，然后经箱上端装有的一排短细管吹出，排出的气体会在出气细管的上方形成一道风屏，而雾屏刚好夹在两道风屏之间，使的雾屏厚度更薄更紧密。

2.5小结

我们已经初步设计出了雾屏发生器的主要组成部分，它们分别是雾化装置、推进装置、均匀与导向装置和控制装置。当雾屏发生器工作时，水箱内的超声波集成雾化器利用电子高频震荡，通过陶瓷雾化片的高频谐振将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，并被推进装置送出，雾气被送到均匀与导向装置时，被均匀分开并向着特定方向运动，最后在控制装置产生两道风屏的作用下，将雾屏夹在中间，而形成一道稳定、均匀的雾屏

三、理论研究

1.1超声波雾化器雾化理论

超声波雾化是利用超声波能量使液体形成微细雾滴的过程。超声波雾化有两种方式：第一种，处于振动表面的薄液层在超声振动下激起毛细重力波。第二种，超声波喷泉成雾。超声波雾化器是利用电子高频震荡并通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态分子结果普打散而产生自然飘逸的水雾^【2】。超声波雾化器采用的正是第二种超声波喷泉成雾的原理。喷泉雾化，是一种常见的一种超声波雾化形式，其利用压电晶片作为换能器，产生兆赫兹的超声波。通常喷泉雾化的机理如下，当超声换能器发射超声波频率为兆赫兹，则超声波及其空化场的指向性就很好，从而与其接触的溶液将被喷起形成“超声喷泉”^【3】。

在超声喷泉产生的同时伴随产生大量的气溶胶。其中“超声喷泉”可以看作是一种向上喷射的超声空化场，它拥有一种单方向的辐射力和对称的回旋声流。在这种空化场中，空气泡的分布非常不同。水等液体空化时，由于声辐射压的作用，出于空化泡的密度因超声辐射力和聚束喷射的物理作用，使大量空化泡出的集中热效应和机械效应在喷泉前端更为突出，声能密度也因超声自由喷射和聚束喷射而沿喷射方向大有提高。

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