凹球面超声阵列驻波悬浮系统设计及驱动控制方法

发布时间：2024-05-18 14:30

　　在无容器处理领域,超声驻波悬浮是通过高强驻波场产生声辐射力来悬浮目标物体,具有稳定性好、抗干扰能力强等优点,因此被广泛应用。由于传统的驻悬浮装置是由发射端和反射端组成,导致悬浮目标局限于静态,大大限制了驻波悬浮的可移动性,而且由于反射端材料的不规则性、粘滞性和热传导会造成超声波的散射和衰减,束缚了驻波声场的稳定性。同时在无容器处理中温度场的引入会导致悬浮目标失稳,严重的影响了实验的可行性。因此,研究新型的超声驻波悬浮装置和温度变化下悬浮目标的稳定性控制方法,实现悬浮目标的移动和驻波声场的悬浮稳定性是无容器处理领域的研究焦点。本文对凹球面超声阵列驻波悬浮系统设计及驱动控制方法进行了研究,具体工作内容如下所示:1.针对驻波声场特性,分析了声场声压,声辐射力和时间平均势理论,并在该理论基础上,讨论了温度对悬浮稳定性的影响因素,描述了温度对介质的影响和温度对声传播速度的影响,分析了温度和声辐射力的变化规律。2.分析了超声相控阵的工作频率、阵元数量、阵元间距和阵元大小等参数。研究了超声相控阵的动态聚焦,推导了相控阵的延时计算方法,运用MATLAB和3D声场软件仿真了阵列的延时时间和聚焦点位置,并...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1近场悬浮原理

图1.1近场悬浮原理图1.2脊型导波轨道直线电机波悬浮（SWAL）在空气中悬浮颗粒常用声悬浮技术是驻波悬浮。通常它的结构是一个超声发射端和一个反射器，由超声换能器发射端发出超声波，经过反射器反射

图1.2脊型导波轨道直线电机

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图1.3驻波悬浮原理

图1.3驻波悬浮原理反射器的距离，能够调节谐振腔的谐设置为半波长的倍数时，就会发生谐有一个，则只有一个声势阱用于悬浮

图1.4发射器和反射器

图1.4发射器和反射器图1.5两个发射器三轴式声悬浮器结构相对复杂，可以把它看做在正交的三个方向均有换能器，如图1.6所示，要保证其具有良好的轴向对应。

本文编号：3977061