凹球面双发射极超声阵列悬浮能力研究

为了克服传统一维单轴声悬浮装置的悬浮能力较弱的问题,设计了凹球面双发射极超声阵列。首先,分析了驻波悬浮机理,采用COMSOL有限元分析软件对不同阵列凹球面半径进行仿真得到声压分布和最大声压值,确定出最优阵列凹球面半径值,并根据优化结果制作了凹球面双发射极超声阵列装置。然后,建立超声阵列与空气介质中声场的声固耦合模型,仿真分析激励电压区间递增的驻波声场声压分布情况。最后,搭建超声阵列驻波悬浮实验平台对仿真结果进行验证。实验结果表明:当激励电压分别为8、12、16和20V时,悬浮能力分别为27.8、36.2、48.2和65.4mg。与传统一维单轴超声驻波声悬浮装置的悬浮能力对比,在激励电压分别为12、16和20V时,悬浮能力分别增加了30.2%、73.4%和135.3%。凹球面双发射极超声阵列装置能够有效地提高驻波的悬浮能力。