[发明专利]近场超声波悬浮力的精确定量计算方法

摘要

一种近场超声波悬浮力的精确定量计算方法，可用于非接触式超声悬浮系统和传输定位系统的建模，设计和优化。本方法包括：建立超声波发生装置的有限元模型，并进行模态分析和谐响应分析，建立驱动输入与输出的一一映射关系。建立考虑气体惯量的挤压气膜动力学模型，并确定模型参数；根据差分格式，结合模型参数求得数值求解的具体格式；数值求解得到挤压气膜的气体压力和悬浮力大小。本发明所提供的方法，从建模和求解的角度较现有技术均有精确度的提高，为超声波设备的生产设计优化提供了准确可行的定量计算方法。

主权项

1.近场超声波悬浮力的精确定量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：确定超声发生装置中的超声换能器以及超声辐射振动盘的尺寸，建立有限元动力学模型，并对该模型进行模态分析，得到共振频率及振形，在所得阵型中，确定适合超声换能器驱动的频率作为实际驱动频率；步骤二：根据步骤一所确定的驱动频率，对超声装置进行谐响应分析，得出其工作时位移的分布及随时间的变化，得到挤压气膜运动边界的动态响应是一个随半径r和时间t变化的量，体现了超声辐射过程中振动盘的弯曲模态和周期振动的特性；步骤三：建立考虑气体惯量的挤压气膜动力学模型，并确定模型参数；根据步骤二进一步得出声辐射表面的振动位移分布随时间的变化，将其作为动力学方程的时变边界条件；步骤四：根据步骤三得出的动力学方程的非线性和高阶效应，以及高精度差分格式，得出具体求解格式；步骤五：根据步骤四建立的差分格式求解非线性偏微分方程，得出声辐射表面气压分布以及悬浮力大小。