CN101057137A - 反应系统中的环形超声波发生器及其使用 - Google Patents

反应系统中的环形超声波发生器及其使用 Download PDF

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Abstract

用于化学反应中的超声波通过由超声换能器构成的电磁铁来生成，该超声换能器的中心部件是卷绕有线圈的磁致伸缩材料环，这些线圈定向成在施加了振荡电压时产生振荡磁致伸缩力。换能器环中的振荡被传送到浸入反应介质中的超声喇叭，在该介质中超声波振动被直接传送给反应混合物。

Description

反应系统中的环形超声波发生器及其使用
技术领域
本发明涉及用于通过超声波在液体介质中处理材料的工艺设备的领域。
背景技术
使用超声波来驱动化学反应是众所周知的。Suslick，K.S在“Science”中的247卷，1439页(1990)以及Mason，T.J.在由Ellis Norwood出版社在英国West Sussex发行的“Practical Sonochemistry，A User’s Guide to Applications in Chemistry andChemical Engineering”(应用声化学：化学和化学工程应用用户手册)(1991)是描述超声波的化学使用的出版物示例。在已经开发的各种声波处理系统中，那些称为“探针”-类系统的系统包括生成超声波能量并将此能量传送到超声喇叭以便放大的超声换能器。
由于需要功率来驱动超声换能器生成振动和热量，因此超声波发生器通常具有有限的能量输出。由于这些限制，超声波在大型化学过程中的成功使用受到限制。一种以相对较大功率实现超声波振动的手段是通过使用磁致伸缩-驱动的超声换能器，但是通过磁致伸缩驱动器仍仅能获得中等大小的频率。磁致伸缩超声换能器及其在化学反应中的使用的公开出现于Ruhman，A.A.等人的美国专利6,545,060 B1(2003年4月8日授权)及其PCT申请WO 98/22277(1998年5月28日公开)，以及Yamazaki，N.等人的美国专利5,486,733(1996年1月23日授权)、Kuhn，M.C.等人的美国专利4,556,467(1985年12月3日授权)、Blomqvist，P.等人的美国专利5,360,498(1994年11月1日授权)和Sawyer，H.T.的美国专利(1979年9月18日授权)中。Ruhman等人的专利公开了一种在连续-流动反应器中产生超声波振动的磁致伸缩换能器，其中振动相对于流动方向径向定向，并且频率范围被限制成最大值为30kHz。Yamazaki等人的专利公开了一种以相对较小功率工作的小型超声喇叭，其中磁致伸缩连同压电元件以及电致伸缩应变元件被列为可能的振动-发生源组之一。Kuhn等人的专利公开了一种包括多个超声喇叭和提供小于100kHz的频率的多个发生器的连续流处理器。Blomqvist等人的专利公开了一种使用磁致伸缩粉末复合物、在谐振频率23.5kHz工作的超声波发生器。Sawyer等人的专利公开了一种具有三组超声换能器-每一组都包含四个换能器并输送20到40kHz频率的超声波-的流通式反应管。这些系统并不适于其中要求高反应产率的高-产量反应。
发明内容
现在已发现：可通过由卷绕有沿其施加了振荡电压的电动线圈的磁致伸缩材料环驱动的超声波发生器来向反应系统提供高能量和高频率的超声波。振荡电压在环中产生超声波振动，并且这些振动被传送到伸入反应介质中的超声喇叭，其中该喇叭直接与反应物接触。环最好在形状和尺寸上顺应由通过线圈的电流产生的磁场。超声波发生器最好安装于连续流动反应器中，其中发生器在流经该反应器的液体反应介质中引起化学反应。因此，本发明涉及超声波发生器、包含该发生器的连续流动反应器，并且涉及使用发生器来执行可通过超声波增强的化学反应的方法。在本发明的特定实施例中，包括有感测元件和控制器以便使超声波振动在振幅、频率或两者方面保持目标值。
本发明在可通过超声波提高产率、反应速度或两者的任何化学反应中是有益的，并且在原油和原油馏分的脱硫中尤其有益。揭示在处理这些材料时使用超声波的工艺在共有的美国专利No.6,402,939(2002年6月11日授权)、美国专利No.6,500,219(2002年12月31日授权)、美国专利No.6,652,992(2003年11月25日授权)、美国公开专利申请No.US 2003-0051988 A1(2003年3月20日公开)、和美国公开专利申请No.US 2004-0079680 A1(2004年4月29日公开)中公开。为了能达到所有的合法目的，通常本说明书中所引用的所有这些专利、专利申请和出版物都通过引用全部结合于此。
附图说明
图1是具有安装到反应器的、根据本发明的超声波发生器的连续流动反应器的横截面。
图2是图1超声波发生器的俯视图。
图3是作为图2超声波发生器的一部分的超声换能器和感测元件的端视图。
图4是图3超声换能器的侧视图。
图5是图3感测元件的侧视图。
具体实施方式
根据本发明，超声波振动通过环形换能器传送到超声喇叭，该换能器经由磁致伸缩将周期性变化的电压转换成超声波范围内的机械振动。因此，环形超声换能器用作电磁铁，并且由最好是软磁合金的磁致伸缩材料制成。软磁合金是有电场情况下变成有磁性、但在去除电场之后保留微量磁性或没有磁性的合金。软磁合金是众所周知的，并且任意这种合金都适用于本发明中。示例为铁-硅合金、铁-硅-铝合金、镍-铁合金和铁-钴合金，它们中的许多都包含诸如铬、钒和钼的其它掺杂元素。其下出售这些合金的商标的示例为HIPERCO27，HIPERCO35，2VPERMENDUR和SUPERMENDUR。目前优选的合金是HIPERCO合金50A(美国加州Sylmar的High Temp Metal有限公司)。磁致伸缩材料是一种由于磁场的施加而在尺寸或形状上有物理变化的材料。在本领域中磁致伸缩材料也是众所周知的，因为它是既为磁致伸缩材料又为软磁合金材料的材料。在其中也采用了感测磁铁的本发明实施例中，此感测磁铁也类似地由磁致伸缩材料制成，并且也较佳地为软磁合金。为了方便起见，可将相同的合金用于换能器和感测磁铁。
环的大小可取决于实现转换所需要的能量和试图在化学反应中获得的产率而变化。在大多数情况下，具有细长、即其长度大于其宽度的环将获得最佳结果。较佳的环是长度范围为约5cm到约50cm的那些环，或者更佳地从约9cm到约30cm。同样较佳的细长环是由在端部联结的两个笔直、平行的纵向部分构成，并且在宽度范围为约0.5cm到约5cm、且最好为从约1cm到3cm的纵向部分之间具有间隙。
在具体优选实施例中，环以联结一堆磁致伸缩材料的薄型平板的方式构成，以便形成各对相邻板之间包含介电材料层的层叠。介电层最好为塑性树脂或陶瓷粘合剂。叠层中板的数量可变化，并且对除提供期望水平的功率和强度的超声波振动之外并非关键。然而，在多数情况中，最佳结果将使用50到1,000块板、或较佳地100到400块板来获得。尽管较佳地为薄板以便于减小涡流损耗，但是各个板的厚度也可变化。在优选实施例中，单个板的厚度范围是从约4微米到约400微米，并且最佳地从约50微米到约250微米。在当前优选实施例中，使用400块板，并且各块板具有100微米的厚度、各对相邻板之间具有25微米的介电层。当包括感测磁铁时，该感测磁铁较佳地也为环形，并且在具体优选实施例中，感测磁铁的长度和宽度与换能器环的相同。感测磁铁较佳地也是一堆薄型平板，最佳地具有与换能器环的板相同的尺寸。
在当前制造用于叠层板的板的优选方法中，从一块未加工的磁性合金材料上切削下具有期望厚度的单块板，并且各个板被切削成等于期望谐振频率的波长的二分之一的长度。因此，例如对于17.5kHz的谐振频率，各个板的较佳长度为5.0到5.5英寸(12.7到14.0cm)。类似地，对于35kHz的谐振频率，较佳的板长度约为2.55到2.75英寸(6.5到7.0cm)。各个板的中心细长开口被切削成大到足以使电线穿过以便在该开口的每一侧上形成线圈。一旦切削完成，可对板进行热处理，以使它们作为超声换能器元件的性能最大化。在当前优选处理方法中，以1,000degF/小时(556deg C/小时)的速率在惰性气氛中将板加热至900(482℃)，接着以400deg F/小时(222deg C/小时)加热至1,625(885℃)，接着持续若干小时(较佳为3到4小时)在1,625(885℃)浸泡，然后以3.2deg F/小时(1.7deg C/小时)冷却至600(316℃)，并且最后冷却至室温。然后使用介电粘合剂将期望数量的板接合在一起，以形成叠层。一旦接合完成，叠层板被联结到超声喇叭，或者其中安装有喇叭的支承块。在当前优选方法中，接合通过使用银焊材料将换能器钎焊到喇叭或块的表面。
换能器环是用电线圈卷绕的，并且当存在感测环时，该感测环也使用电线卷绕。围绕换能器环设置绕组，并且当沿着该绕组施加变化电压时，定向成在环中产生磁致伸缩振动。为了得到最大值结果，围绕换能器环的绕组较佳地在一个方向上进行缠绕，从而围绕环的一纵向截面的线圈在方向上与围绕另一纵向截面的线圈相反。当在两个绕组两端施加电压时，因结果电流产生的磁极性相反，并且磁致伸缩力在平行于环的纵向尺寸的方向上产生。当存在感测环时，围绕感测环两侧的绕组最好是环绕一侧并继续环绕到另一侧的单个绕组，从而围绕两侧的绕组是串联的。感测环的两侧较佳地都卷绕成具有相同磁极性，并且感测磁铁作为整体将用在感测环中生成磁场振荡的反向磁伸缩效应来对由驱动磁铁产生的振动作出响应。这些磁场振荡进而又在围绕感测环的线圈中产生电压振荡。电压振荡被发送到控制器并与目标值进行比较。
超声喇叭可具有本领域所公知的通常用于超声喇叭的任意常规形状和大小。喇叭可以是例如较佳地具有圆形截面的杆状，并且取决于反应器大小，适合的长度的范围可以为从约5cm到约100cm、且较佳地从约10cm到约50cm，并且具有从约3cm到约30cm、且较佳地从约5cm到约15cm的直径。超声换能器环被有效地联结到喇叭，即通过将环的机械振动传送到该喇叭的物理连接。可由超声波技术领域中所公知的金属制成喇叭。示例为钢、不锈钢、镍、铝、钛、铜和这些金属的各种合金。铝和钛是较佳的。
换能器可由任意振荡电压来供电。振荡可采用任意波形，例如从正弦波到矩形波形。使用“矩形波形”表示在固定正值与基线之间交变、并且其间具有阶梯式电压变化的直流电压。在本发明实践中较佳的矩形波形为其中基线是负电压而非零电压的那些波形，并且更佳地是其中交变正负电压大小相同的那些波形。较佳的电压大小是从约140伏到约300伏、以约220伏单相为最佳，并且较佳的瓦特数是从约12千瓦到约20千瓦。电压振荡的频率将被选择成实现期望的超声波频率。较佳的频率在约10到约30千赫的范围内，并且更佳地从约17到约20千赫。
根据本发明的超声换能器当在使用期间进行冷却时将更有效地起作用。换能器环和感测环(存在时)的冷却可方便地通过将这些环装入冷却剂流经或循环的套筒或外壳中来实现。超声波发生器较佳地安装到反应容器，并且超声喇叭伸入到容器内部，同时换能器、传感器和冷却套筒位于容器外部。水通常作为一种有效且方便的冷却介质。
根据本发明的超声波发生器可被用在分批处理反应器中以促进成批反应，或者用在用来以连续方式进行反应的连续-流动反应器中。连续-流动反应器是较佳的。
虽然本发明易于进行各种实现和配置，但是具体实施例的详细研究将为读者提供本发明概念以及如何应用它们的全面理解。附图中示出了一种这样的实施例。
图1是根据本发明其中流动反应介质暴露于超声波的连续-流动反应器11的轴向截面。该反应器包括反应室12，该反应室具有用于未经处理反应介质入口的入口13以及经处理介质通过其离开反应室、示为14、15的两个出口。安装到反应器的是其远端17延伸到反应室12内部中的超声喇叭16。喇叭的近端18被联结到连接块21，该连接块进而又联结到超声换能器22。连接块21用作从换能器22到喇叭16的振动发送器，并且用作波导和增强器以增加由换能器22所产生的超声波振动的振幅。换能器22经由接线盒23联结到包括电源、放大器和控制器的电源单元24。
在此示例中，超声换能器22是细长环，并且具有笔直且平行、并分别通过连接部分33、34在顶部和底部联结的两个纵向侧边31、32。与该环相关联的绕组环绕纵向截面，并且在图3和4中示出，如下所述。感测环可包括在内，但并未在此视图中示出，因为该感测环具有与换能器环22相同的剖面。换能器环22和块21的上端封闭在处于反应器外部的外壳35中。冷却剂连续地流过外壳，经由入口36进入并经由出口37离开。
进入反应器入口13的液体反应混合物在超声喇叭的远端17的表面上以连续、恒定的流量并且有少量死容积或无死容积地从中心向外流动。喇叭16是具有平面远端17的圆柱形，并且尽管尺寸可在本发明的范围内变化，但是远端较佳地是直径的范围为从约3cm到约30cm、更好地从约5cm到约15cm的圆形。反应室的底板39与喇叭的远端17之间的间隙38类似地也可变化，尽管在大多数应用中为得到最佳结果，间隙宽度小于3.0cm，较佳地小于2.0cm、而最佳地小于1.5cm。较佳地，最小间隙宽度为0.5cm，并且最佳地为1.0cm。喇叭17的远端的表面积与反应室体积之比较佳地为0.5cm-1或之上，并且最佳地在从约0.5cm-1到约5cm-1的范围内。在当前优选实施例中，远端在直径上约为3.0英寸(7.6cm)，并且间隙约为05.英寸(1.3cm)。反应室12、超声喇叭16和连接块21并不限于具体形状，而是最方便且最经济地形成为绕着公共轴40旋转的主体。
图2是超声换能器22、感测磁铁41和连接块21的接触面的上部视图。感测磁铁41的剖面与换能器22的相同，即尽管感测磁铁厚度较小，但是都是高度和宽度相同的环。换能器和感测磁铁都由使用介电粘合剂44接合在一起的磁致伸缩材料的薄铁板42、43的叠层制成。换能器22的板通过间隙47隔开分成两组45、46，以便于通过提供便于与循环冷却剂接触的附加表面积来冷却。
图3、4和5中呈现的侧视图中示出了绕组。图3的视图示出了板叠层的边缘，而图4和5中的视图示出了板叠层的宽阔表面。
绕着换能器环的绕组在图3和4中可见。如这些附图所示，绕着环的一侧的绕组与绕着环的另一侧的绕组分隔开，同时每一侧都具有环绕两组叠层板45和46的单个绕组。因此，电线48的单个线圈环绕形成环的左侧49的所有板(图5)，并且由此跨越两组板之间的间隙47，而另一个独立的单个线圈50环绕形成右侧51的所有板，并且也类似地跨越间隙47。两个线圈48和50在相反的方向上卷绕，并且以通过环绕此侧的绕组中的电流在环的一侧中所生成的磁极性与另一侧中所生成的磁极性相反，同时在通过箭头52指示的方向上生成磁致伸缩力的方式来施加电压。
绕着感测环41的绕组在图3和5中可见。使用环绕环的一侧，然后继续环绕到另一侧的连续绕组53。使用这种绕组，由驱动磁铁所生成的变化磁场通过磁感应在绕组中产生电压，并且基本上没有磁致伸缩效应。
包括电源、放大器和控制器的电源元件是可从供应商处购买到的常规元件，并且容易适用于执行上述功能。在当前优选实施例中，使用诸如具有输出DAC(数模转换器)或微处理器驱动器的Agilent 33220A或Advantek 712的计算机控制的任意波形发生器、根据8038集成电路芯片设计的电压控制波形发生器。任意波形发生器通过微控制器上的输出DAC或LabVIEW(美国德州奥斯汀的NationalInstruments Corporation)计算机中的功能来自动调节，其中脉冲软件控制任意波形发生器，以通过将脉冲频率调节到换能器谐振频率来使超声波输出最大化。正负脉冲分量也可调节成提供将使磁致伸缩效应最大化的总DC分量。微控制器或LabVIEW中所使用的其它安全装置包括将检测电源故障和电源电涌的温度传感器。
较佳的电源元件由以全桥功率配置的IGBT(绝缘栅双极性晶体管)制成。该全桥功率配置使用以两个半桥推挽式放大器配置形成的四个IGBT晶体管。各个半桥部分通过非对称矩形脉冲链来驱动，该脉冲链的相位偏离180度。为了最大值超声波输出功率，可对驱动各个半桥部分的脉冲的对称性(即正负脉冲分量的相对量)进行最优化。各个IGBT通过光-隔离激励级晶体管来与信号源隔离。感测元件测量感测环中由振动生成的AC返回信号。二元非对称输出脉冲的频率通过检测感测环中的偏差、或检测输送到超声换能器环的输出功率来最优化。
上述内容主要是为了说明目的而提供的。对于本领域技术人员，本文所公开的仍落于本发明的范围内的装置和系统、它们的排列、所使用的材料、工作条件和其它特性的进一步改变将是显而易见的。

Claims (43)

1.一种用于生成超声波振动的装置，所述装置包括：
超声喇叭，
磁致伸缩材料的环形超声换能器，它有效地联结到所述超声喇叭，以便生成机械振动并将此生成的振动传送到所述超声喇叭，卷绕有驱动线圈的所述超声换能器被设置成响应于在所述驱动线圈两端施加的电压在所述超声换能器中产生磁致伸缩力，以及
电源，用于在所述驱动线圈两端施加周期性变化电压。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器的长度大于宽度，并包括在两端部联结的两个平行的纵向部分。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述纵向部分通过从约0.5cm到约5cm的间隙来分隔开。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述纵向部分通过从约1cm到约3cm的间隙来分隔开。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器由多块磁致伸缩材料板与介电材料层交替构成。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器由从50到1,000块磁致伸缩材料板与介电树脂层交替构成，各个板的厚度在从约4微米到约400微米的范围内。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器由从100到400块磁致伸缩材料板与介电树脂层交替构成，各个板的厚度在从约50微米到约250微米的范围内。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，各个所述板的长度是从约5cm到约50cm。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，各个所述板的长度是从约9cm到约30cm。
10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动线圈包括围绕一纵向部分卷绕的第一驱动线圈和围绕另一纵向部分卷绕的第二驱动线圈，所述第一和第二驱动线圈在相反方向上进行卷绕。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器通过用银焊合金的硬钎焊联结到所述超声喇叭。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述周期性变化电压是频率为从约10到约30千赫的脉冲电压。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述周期性变化电压是频率为从约10到约30千赫、并且瓦特数从约12到约20千瓦的脉冲电压。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括磁致伸缩材料的、卷绕有感测线圈的感测磁铁，所述感测磁铁被设置成将所述超声换能器中的振动传送到所述感测磁铁，并在所述感测线圈中生成振荡电压。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述感测磁铁是环形的，并且所述超声换能器和所述感测磁铁两者都因具有平行纵向部分而是细长的，所述感测磁铁的纵向部分在长度上近似地等于所述超声换能器的纵向部分。
16.一种用于使用超声波连续处理液体材料的流通式反应器，所述流通式反应器包括：
反应容器，它具有入口和出口，
超声喇叭，它被安装到所述反应容器并延伸到其内部中，
磁致伸缩材料的环形超声换能器，它有效地联结到所述超声喇叭，以便生成机械振动并将此生成的振动传送到所述超声喇叭，卷绕有驱动线圈的所述超声换能器被设置成响应于在所述驱动线圈两端施加的电压而在所述超声换能器中产生磁致伸缩力，以及
电源，用于在所述驱动线圈两端施加周期性变化电压。
17.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，所述超声换能器的长度大于宽度，并包括在两个端部联结的两个平行纵向部分。
18.如权利要求17所述的流通式反应器，其特征在于，所述纵向部分通过从约0.5cm到约5cm的间隙来分隔开。
19.如权利要求17所述的流通式反应器，其特征在于，所述纵向部分通过从约1cm到约3cm的间隙来分隔开。
20.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，所述超声换能器由多块磁致伸缩材料板与介电材料层交替构成。
21.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，所述超声换能器由从50到1,000块的磁致伸缩材料板与介电树脂层交替构成，各个板的厚度在从约4微米到约400微米的范围内。
22.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，所述超声换能器由从100到400块的磁致伸缩材料板与介电树脂层交替构成，各个板的厚度在从约50微米到约250微米的范围内。
23.如权利要求21所述的流通式反应器，其特征在于，各个所述板的长度是从约5cm到约50cm。
24.如权利要求21所述的流通式反应器，其特征在于，各个所述板的长度是从约9cm到约30cm。
25.如权利要求17所述的流通式反应器，其特征在于，所述驱动线圈包括围绕一纵向部分卷绕的第一驱动线圈和围绕另一纵向部分卷绕的第二驱动线圈，所述第一和第二驱动线圈在相反的方向上进行卷绕。
26.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，所述超声换能器通过用银焊合金的硬钎焊联结到所述超声喇叭。
27.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，所述周期性变化电压是频率为从约10到约30千赫的脉冲电压。
28.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，所述周期性变化电压是频率为从约10到约30千赫、并且瓦特数从约12到约20千瓦的脉冲电压。
29.如权利要求16所述的流通式反应器，其特征在于，还包括磁致伸缩材料的、卷绕有感测线圈的感测磁铁，所述感测磁铁被设置成将所述超声换能器中的振动传送到所述感测磁铁，并在所述感测线圈中生成振荡电压。
30.如权利要求29所述的流通式反应器，其特征在于，所述感测磁铁是环形的，并且所述超声换能器和所述感测磁铁两者都因具有平行纵向部分而是细长的，所述感测磁铁的纵向部分在长度上近似等于所述超声换能器的纵向部分。
31.一种用于执行通过超声波来增强化学反应的方法，所述方法包括：
使液体形式的要反应材料通过其中所述材料被暴露于由超声换能器所生成的超声波的超声波室，所述超声换能器包括磁致伸缩材料的、有效地联结到所述超声喇叭，以便生成机械振动并将所生成的振动传送到所述超声喇叭的环形超声换能器，卷绕有驱动线圈的所述超声换能器被设置成响应于在所述驱动线圈两端施加的电压在所述超声换能器中产生磁致伸缩力，同时在所述驱动线圈两端施加周期性变化电压。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述超声换能器的长度大于宽度，并包括在两端部联结的两个平行纵向部分。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述纵向部分通过从约0.5cm到约5cm的间隙来分隔开。
34.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述纵向部分通过从约1cm到约3cm的间隙来分隔开。
35.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述超声换能器由多块磁致伸缩材料板与介电材料层交替构成。
36.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述超声换能器由从50到1,000块磁致伸缩材料板与介电树脂层交替构成，各个板的厚度在从约4微米到约400微米的范围内。
37.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述超声换能器由从100到400块磁致伸缩材料板与介电树脂层交替构成，各个板的厚度在从约50微米到约250微米的范围内。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，各个所述板的长度是从约5cm到约50cm。
39.如权利要求36所述的方法，其特征在于，各个所述板的长度是从约9cm到约30cm。
40.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述驱动线圈包括围绕一纵向部分卷绕的第一驱动线圈和围绕另一纵向部分卷绕的第二驱动线圈，所述第一和第二驱动线圈在相反的方向上进行卷绕。
41.如权利要求31所述的方法，其特征在于，包括在从约10到约30千赫的频率下周期性地改变脉冲形式的所述电压。
42.如权利要求31所述的方法，其特征在于，包括在从约10到约30千赫的频率下以及在从约12到约20千瓦的瓦特数下周期性地改变脉冲形式的所述电压。
43.如权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括检测具有卷绕有感测线圈的磁致伸缩材料的感测磁铁的所述超声换能器中的振动，由此在所述感测线圈中生成振荡电压，并且将所述振动电压传送到控制器。
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