基于換能器陣的超聲駐波懸浮傳輸控制及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在超聲駐波懸浮技術(shù)的基礎(chǔ)上，換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，通過(guò)將多個(gè)換能器組合起來(lái)形成換能器陣列，利用某種控制方法對(duì)換能器陣的振元進(jìn)行控制，從而改變聲場(chǎng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸。超聲駐波懸浮傳輸技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量液體材料或微小器件的非接觸操作，使其在微裝配、生物化學(xué)工程、制藥、凝固態(tài)物理學(xué)、無(wú)容器的材料處理和制備、液滴動(dòng)力學(xué)、太空實(shí)驗(yàn)、材料工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
　　本文首先根據(jù)Gor'kov的聲場(chǎng)時(shí)間

2、平均勢(shì)理論，以直徑為2mm的泡沫小球?yàn)檠芯繉?duì)象，通過(guò)將聲場(chǎng)和重力場(chǎng)耦合，推導(dǎo)出了耦合場(chǎng)中小球總勢(shì)能、推進(jìn)力和回復(fù)力常數(shù)的表達(dá)式，對(duì)換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸?shù)臋C(jī)理進(jìn)行了分析，并確定了傳輸平穩(wěn)性和懸浮穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；在換能器式超聲駐波懸浮傳輸?shù)臋C(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了基于振元幅值調(diào)制的傳輸方法和基于振元相位調(diào)制的傳輸方法，并對(duì)兩種傳輸方法進(jìn)行了仿真，對(duì)不同時(shí)刻被傳輸小球的位置、傳輸平穩(wěn)性和懸浮穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè)，探討了被傳輸小球密度對(duì)傳輸性能

3、的影響和換能器振幅對(duì)傳輸系統(tǒng)密度閾值的影響。
　　其次對(duì)換能器陣式超聲駐波傳輸對(duì)控制電源的性能要求進(jìn)行了分解，并根據(jù)性能要求，對(duì)控制電源的信號(hào)發(fā)生模塊、功率放大模塊和阻抗匹配模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。研制出了具有兩路信號(hào)輸出且兩路信號(hào)頻率、相位及幅值可調(diào)功能的高頻控制電源，并對(duì)電源的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　最后，根據(jù)換能器陣式超聲駐波傳輸機(jī)理和兩種傳輸方法的仿真結(jié)果，建立了換能器陣式超聲駐波傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以泡沫小球?yàn)檠芯繉?duì)象進(jìn)行了單