超聲近場懸浮穩(wěn)定性實驗研究及聲場優(yōu)化.pdf

1、超聲近場懸浮(NearFieldAcousticLevitation簡稱NFAL)是一種利用高能量密度的超聲波作用于面密度較小的物體使其在聲源上方一個波長高度內(nèi)懸浮的現(xiàn)象。但目前超聲近場懸浮技術并不成熟，懸浮過程還不穩(wěn)定，限制了其在生產(chǎn)制造中的應用。本文以實驗為基礎研究了近場懸浮中懸浮物的穩(wěn)定性以及影響穩(wěn)定性的因素，提出了改善懸浮穩(wěn)定的兩種可行性方法。研究提出了懸浮現(xiàn)象中回復力的建模方法，對穩(wěn)定性作出了定量評價，主要研究內(nèi)容如下:

2、>　　分析了近場懸浮中處于振動盤與被懸浮物之間的空氣擠壓膜，建立了擠壓膜模型，給出了擠壓膜內(nèi)部聲壓、空氣分子振動、內(nèi)部層流流動分布規(guī)律，從擠壓膜內(nèi)層流分布引起的粘滯力和懸浮物在聲場中具有的懸浮勢能兩個角度出發(fā)，對近場懸浮中被懸浮物所受回復力進行理論分析，給出被懸浮物可穩(wěn)定懸浮的最大偏心距與回復力表達式，為穩(wěn)定性研究提供了理論基礎。
　　提出應用光學方法對近場懸浮中被懸浮物的運動狀態(tài)進行運動追蹤，設計制作了運動采集裝置，應用自行編寫

3、的軟件進行位移數(shù)據(jù)提取與處理，對懸浮過程中被懸浮物的懸浮狀態(tài)進行描述。
　　建立被懸浮物速度、加速度與其在聲場中的位置之間的關系，給出了近場懸浮中聲場施加在被懸浮物上的回復力變化規(guī)律，針對系統(tǒng)具有的遲滯特性，建立回復力遲滯模型，對懸浮穩(wěn)定性進行定量分析。解決了目前超聲近場懸浮理論研究與實驗研究缺少聯(lián)系的問題，為實驗研究上升到理論研究提供了方法，為理論研究提供了實驗支持。
　　對聲場中粘滯力的分布、勢能場的分布與振動盤振動分布