基于超聲振動驅(qū)動的液體變焦透鏡機理研究.pdf

1、傳統(tǒng)的光學變焦系統(tǒng)需要大量的透鏡做機械運動，工藝復雜成本高，新型光學變焦系統(tǒng)不僅不需要做機械運動，而且可以減小體積，適用于更多的領(lǐng)域，液體透鏡就是這種新型的變焦透鏡之一。近年來液體透鏡發(fā)展迅速，目前已有電濕潤、液晶、液壓和超聲驅(qū)動等液體變焦透鏡的研究。超聲振動變焦透鏡具有響應速度快、變焦范圍廣等優(yōu)點，本文對超聲振動驅(qū)動液體變焦透鏡的機理進行了研究。本文的研究工作主要包括以下三個方面:
　　首先，本文設計了一種超聲振動驅(qū)動的變焦透鏡

2、，這種變焦透鏡由壓電陶瓷、透光薄膜和液體組成。建立了透鏡的理論模型，從聲學基礎理論上分析了這種透鏡在壓電陶瓷徑向振動和縱向振動時液體內(nèi)部產(chǎn)生的壓強。并研究了液體-空氣分界面上的壓強分布對液體的表面曲率半徑的影響，從理論上分析了這種變焦透鏡的機理。研究表明不同振動方式驅(qū)動下液體表面曲率半徑變化的機理不同，當壓電陶瓷徑向振動時在液體表面會產(chǎn)生一個中心小邊緣大的壓強;當壓電陶瓷縱向振動會使薄膜彎曲振動在液體表面產(chǎn)生一個中心大邊緣小的壓強。

3、r>　　然后，使用ANSYS有限元仿真分析圓環(huán)壓電陶瓷不同諧振頻率點的振動方式，并進行了實驗驗證。使用壓強傳感器測量液體．空氣分界面上的壓強，與理論分析結(jié)果相比較，從而驗證理論的準確性揭示了此透鏡的變焦機理。實驗測量了在輸入不同驅(qū)動電壓時液體表面位移的分布情況，表明輸入電壓的不同可以改變液體透鏡的焦距。
　　最后，搭建實驗光路，通過圖像處理的方法計算得到這種透鏡在兩種不同振動方式下不同輸入電壓的焦距變化。同時根據(jù)透鏡成像的結(jié)果對該