本文關(guān)鍵詞：基于換能器陣的超聲駐波懸浮傳輸控制及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在超聲駐波懸浮技術(shù)的基礎(chǔ)上,換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸技術(shù)逐漸發(fā)展起來,通過將多個(gè)換能器組合起來形成換能器陣列,利用某種控制方法對(duì)換能器陣的振元進(jìn)行控制,從而改變聲場(chǎng)參數(shù),實(shí)現(xiàn)換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸。超聲駐波懸浮傳輸技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量液體材料或微小器件的非接觸操作,使其在微裝配、生物化學(xué)工程、制藥、凝固態(tài)物理學(xué)、無容器的材料處理和制備、液滴動(dòng)力學(xué)、太空實(shí)驗(yàn)、材料工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文首先根據(jù)Gor’kov的聲場(chǎng)時(shí)間平均勢(shì)理論,以直徑為2mm的泡沫小球?yàn)檠芯繉?duì)象,通過將聲場(chǎng)和重力場(chǎng)耦合,推導(dǎo)出了耦合場(chǎng)中小球總勢(shì)能、推進(jìn)力和回復(fù)力常數(shù)的表達(dá)式,對(duì)換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸?shù)臋C(jī)理進(jìn)行了分析,并確定了傳輸平穩(wěn)性和懸浮穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);在換能器式超聲駐波懸浮傳輸?shù)臋C(jī)理的基礎(chǔ)上,提出了基于振元幅值調(diào)制的傳輸方法和基于振元相位調(diào)制的傳輸方法,并對(duì)兩種傳輸方法進(jìn)行了仿真,對(duì)不同時(shí)刻被傳輸小球的位置、傳輸平穩(wěn)性和懸浮穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè),探討了被傳輸小球密度對(duì)傳輸性能的影響和換能器振幅對(duì)傳輸系統(tǒng)密度閾值的影響。其次對(duì)換能器陣式超聲駐波傳輸對(duì)控制電源的性能要求進(jìn)行了分解,并根據(jù)性能要求,對(duì)控制電源的信號(hào)發(fā)生模塊、功率放大模塊和阻抗匹配模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。研制出了具有兩路信號(hào)輸出且兩路信號(hào)頻率、相位及幅值可調(diào)功能的高頻控制電源,并對(duì)電源的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后,根據(jù)換能器陣式超聲駐波傳輸機(jī)理和兩種傳輸方法的仿真結(jié)果,建立了換能器陣式超聲駐波傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以泡沫小球?yàn)檠芯繉?duì)象進(jìn)行了單程傳輸實(shí)驗(yàn)、往復(fù)傳輸實(shí)驗(yàn),以泡沫小球、水球、玻璃球、鋼球和鉛球進(jìn)行了被傳輸物密度對(duì)傳輸性能影響實(shí)驗(yàn)和傳輸系統(tǒng)密度閥值實(shí)驗(yàn),對(duì)傳輸過程中小球的位移和振動(dòng)情況進(jìn)行了測(cè)量。
【關(guān)鍵詞】：換能器陣 超聲駐波懸浮傳輸 耦合場(chǎng) 陣元幅值調(diào)制 陣元相位調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB559
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 超聲駐波傳輸技術(shù)概述10-12
• 1.2.2 超聲駐波懸浮的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.3 超聲駐波傳輸控制的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 課題研究目標(biāo)15
• 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 耦合場(chǎng)作用下的換能器陣式駐波懸浮傳輸方法17-32
• 2.1 多場(chǎng)作用下的換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸機(jī)理17-20
• 2.1.1 聲輻射時(shí)間平均勢(shì)能的描述17
• 2.1.2 重力勢(shì)能的描述17-18
• 2.1.3 基于聲場(chǎng)和重力場(chǎng)耦合的換能器陣傳輸機(jī)理18-20
• 2.1.4 懸浮穩(wěn)定性及傳輸平穩(wěn)性描述20
• 2.2 基于陣元幅值調(diào)制的傳輸方法仿真20-26
• 2.2.1 換能器陣式耦合場(chǎng)參數(shù)化模型的建立20-22
• 2.2.2 耦合場(chǎng)勢(shì)阱仿真22-25
• 2.2.3 耦合場(chǎng)作用下的傳輸平穩(wěn)性及懸浮穩(wěn)定性仿真25-26
• 2.3 基于陣元相位調(diào)制的傳輸方法仿真26-30
• 2.3.1 耦合場(chǎng)勢(shì)阱仿真26-29
• 2.3.2 耦合場(chǎng)作用下的傳輸平穩(wěn)性及懸浮穩(wěn)定性仿真29-30
• 2.4 被懸浮物密度對(duì)傳輸性能的影響30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 適合 1×2 換能器陣懸浮傳輸?shù)某曤娫囱兄?/span>32-45
• 3.1 超聲電源總體設(shè)計(jì)32-33
• 3.1.1 電源的性能指標(biāo)分解32
• 3.1.2 多參數(shù)可調(diào)雙輸出的高頻電源總體設(shè)計(jì)32-33
• 3.2 相位差和頻率可調(diào)的雙信號(hào)發(fā)生模塊研制33-39
• 3.2.1 主芯片的選取33-34
• 3.2.2 外圍電路設(shè)計(jì)34-38
• 3.2.3 性能實(shí)驗(yàn)38-39
• 3.3 連續(xù)可調(diào)的功率放大模塊研制39-40
• 3.3.1 功率放大電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.3.2 性能實(shí)驗(yàn)40
• 3.4 電端阻抗匹配模塊研制40-43
• 3.4.1 電端阻抗匹配電路設(shè)計(jì)40-43
• 3.4.2 性能實(shí)驗(yàn)43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第4章 換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸實(shí)驗(yàn)研究45-59
• 4.1 換能器陣式超聲駐波懸浮傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制電源的選用45-46
• 4.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)超聲波換能器陣的選用46-49
• 4.3.1 換能器陣的結(jié)構(gòu)尺寸46-47
• 4.3.2 換能器陣振幅的標(biāo)定47-49
• 4.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建立49
• 4.5 換能器陣式超聲駐波傳輸實(shí)驗(yàn)49-58
• 4.5.1 單程傳輸實(shí)驗(yàn)49-52
• 4.5.2 往復(fù)傳輸實(shí)驗(yàn)52-54
• 4.5.3 懸浮穩(wěn)定性試驗(yàn)54-56
• 4.5.4 被懸浮物密度對(duì)傳輸性能的影響實(shí)驗(yàn)56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64

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本文編號(hào)：331490