[发明专利]一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法

说明书

本发明涉及超声驻波/行波悬浮传输领域，更具体的说是一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法，包括换能器、弹性体振动平板、激光测振仪控制箱、超声电源和激光头，通过两个换能器与作为辐射面的弹性体振动平板相连，在激励信号的驱动下两个换能器带动弹性体振动平板产生振动，从而在弹性体振动平板上与两个换能器的固定连接处之间的部分产生混合驻波成分和行波成分的振动场，通过调节两个换能器振动相位差，可以实现弹性体振动平板上振动波节点的移动和振幅的改变；通过激光测振仪控制箱和激光头可以测量弹性体振动平板上的振幅随超声电源驱动两路换能器的相位差之间的关系曲线,实现传输装置的两个支撑点间支撑距离的确定。

技术领域

本发明涉及超声驻波/行波悬浮传输领域，更具体的说是一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法。

背景技术

超声悬浮是声场的一种非线性现象，借助高强度声场中的声辐射力将物体悬浮于势阱点处。超声悬浮传输是在超声悬浮基础上发展出来的一种非接触传输技术，其中，驻波传输通过主动调节激励参数，改变声场分布使势阱点在声场中的定向移动，从而在声辐射力的作用下实现悬浮物的传输。然而，行波传输通过固体-流体-固体耦合作用，在弹性体振动平板和被悬浮物体之间的气膜形成挤压气膜，在传输平板上形成行波，表面气膜由于速度梯度产生的粘性力驱动悬浮物沿着行波方向形成传输；总之，由于超声悬浮传输技术具有微重力、无容器的环境特点，并且能够实现对悬浮物的非接触操控，可以很好的模拟空间实验条件，因此，为研究提供了一个稳定、均匀、无污染的理想环境；

为了实现超声悬浮长距离传输，定义连接两个超声换能器的振动平板为弹性体，这个弹性体两个支撑点间距离、支撑点到弹性体端部的距离都应和实际波长存在严格的比例关系，才能实现驻波或行波悬浮传输。但是，由于弹性体与换能器的紧固方式为螺栓连接，很难确定两个支撑点间距离、支撑点到弹性体端部距离、以及两者与理论波长的关系。从而无法实现悬浮传输。因此，对弹性体两个支撑点间实际距离、支撑点到弹性体端部的实际距离、实际波长的测量是实现超声悬浮长距离传输的必要条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法，可以实现浮物体超声长距离悬浮传输，还说明了驻波/行波悬浮传输应满足的条件，包括两个支撑点间距离、支撑点到弹性体端部的实际距离。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种可用于超声长距离悬浮传输装置，包括换能器、弹性体振动平板、激光测振仪控制箱、超声电源和激光头，换能器左右对称设置有两个，弹性体振动平板的左右两端分别固定连接在两个换能器的上端，换能器在超声电源的驱动下带动弹性体振动平板产生振动，在弹性体振动平板上与两个换能器的固定连接处之间的部分产生含有行波成分的二维驻波声场，激光测振仪控制箱和激光头可以测量弹性体振动平板上的振幅随超声电源驱动两路换能器的相位差之间的关系曲线。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述超声电源和两个换能器连接，超声电源调节两个换能器振动相位差控制弹性体振动平板上振幅的改变，使得弹性体振动平板上形成含有行波成分的二维驻波声场。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述超声电源和两个换能器连接，超声电源驱动其中一个换能器振动，另一个换能器吸收震动控制弹性体振动平板上振幅的改变，使得弹性体振动平板上形成含有行波成分的二维驻波声场。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述两个换能器和一个弹性体振动平板形成一个传输装置，多个传输装置可以相互首尾拼接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述弹性体振动平板上形成的含有行波成分的二维驻波声场的振幅变化与弹性体振动平板的两个支撑点间距离有关，弹性体振动平板换能器连接支撑点到弹性体振动平板端部的距离应与弹性体振动平板上的波长满足比例关系。