一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及超声驻波/行波悬浮传输领域，更具体的说是一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法，包括换能器、弹性体振动平板、激光测振仪控制箱、超声电源和激光头，通过两个换能器与作为辐射面的弹性体振动平板相连，在激励信号的驱动下两个换能器带动弹性体振动平板产生振动，从而在弹性体振动平板上与两个换能器的固定连接处之间的部分产生混合驻波成分和行波成分的振动场，通过调节两个换能器振动相位差，可以实现弹性体振动平板上振动波节点的移动和振幅的改变；通过激光测振仪控制箱和激光头可以测量弹性体振动平板上的振幅随超声电源驱动两路换能器的相位差之间的关系曲线,实现传输装置的两个支撑点间支撑距离的确定。

A kind of long-distance ultrasonic suspension transmission device and determination method of support distance

【技术实现步骤摘要】
一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法
本专利技术涉及超声驻波/行波悬浮传输领域，更具体的说是一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法。
技术介绍
超声悬浮是声场的一种非线性现象，借助高强度声场中的声辐射力将物体悬浮于势阱点处。超声悬浮传输是在超声悬浮基础上发展出来的一种非接触传输技术，其中，驻波传输通过主动调节激励参数，改变声场分布使势阱点在声场中的定向移动，从而在声辐射力的作用下实现悬浮物的传输。然而，行波传输通过固体-流体-固体耦合作用，在弹性体振动平板和被悬浮物体之间的气膜形成挤压气膜，在传输平板上形成行波，表面气膜由于速度梯度产生的粘性力驱动悬浮物沿着行波方向形成传输；总之，由于超声悬浮传输技术具有微重力、无容器的环境特点，并且能够实现对悬浮物的非接触操控，可以很好的模拟空间实验条件，因此，为研究提供了一个稳定、均匀、无污染的理想环境；为了实现超声悬浮长距离传输，定义连接两个超声换能器的振动平板为弹性体，这个弹性体两个支撑点间距离、支撑点到弹性体端部的距离都应和实际波长存在严格的比例关系，才能实现驻波或行波悬浮传输。但是，由于弹性体与换能器的紧固方式为螺栓连接，很难确定两个支撑点间距离、支撑点到弹性体端部距离、以及两者与理论波长的关系。从而无法实现悬浮传输。因此，对弹性体两个支撑点间实际距离、支撑点到弹性体端部的实际距离、实际波长的测量是实现超声悬浮长距离传输的必要条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法，可以实现浮物体超声长距离悬浮传输，还说明了驻波/行波悬浮传输应满足的条件，包括两个支撑点间距离、支撑点到弹性体端部的实际距离。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种可用于超声长距离悬浮传输装置，包括换能器、弹性体振动平板、激光测振仪控制箱、超声电源和激光头，换能器左右对称设置有两个，弹性体振动平板的左右两端分别固定连接在两个换能器的上端，换能器在超声电源的驱动下带动弹性体振动平板产生振动，在弹性体振动平板上与两个换能器的固定连接处之间的部分产生含有行波成分的二维驻波声场，激光测振仪控制箱和激光头可以测量弹性体振动平板上的振幅随超声电源驱动两路换能器的相位差之间的关系曲线。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述超声电源和两个换能器连接，超声电源调节两个换能器振动相位差控制弹性体振动平板上振幅的改变，使得弹性体振动平板上形成含有行波成分的二维驻波声场。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述超声电源和两个换能器连接，超声电源驱动其中一个换能器振动，另一个换能器吸收震动控制弹性体振动平板上振幅的改变，使得弹性体振动平板上形成含有行波成分的二维驻波声场。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述两个换能器和一个弹性体振动平板形成一个传输装置，多个传输装置可以相互首尾拼接。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述弹性体振动平板上形成的含有行波成分的二维驻波声场的振幅变化与弹性体振动平板的两个支撑点间距离有关，弹性体振动平板换能器连接支撑点到弹性体振动平板端部的距离应与弹性体振动平板上的波长满足比例关系。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述弹性体振动波长的测量装置还包括底座、换能器横板、角铁竖架、角铁横架和压板，其特征在于：所述角铁竖架设置有四个，四个角铁竖架的下端分别固定连接在底座的四个角上，角铁横架前后对称设置有两个，两个角铁横架的左右两端分别固定连接在四个角铁竖架的中端，换能器横板的前后两端分别固定连接在两个角铁横架上，压板左右对称设置有两个，两个压板分别固定连接在换能器横板的左右两端，两个压板内圆的下端面分别与两个换能器接触，两个压板外圆的下端面均与换能器横板接触。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述换能器横板上设置有换能器安装口、换能器支撑口和换能器定位面，换能器安装口和换能器支撑口均左右对称设置有两个，两个换能器安装口和换能器支撑口分别设置在换能器横板的左右两端，两个换能器安装口和两个换能器支撑口分别同轴设置，两个换能器支撑口的左右两端均设置有换能器定位面。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述换能器包括一级变幅杆Ⅰ、一级变幅杆Ⅱ、变幅杆定位面、一级变幅杆Ⅲ、二级变幅杆、绝缘片、A电极、B电级、压电陶瓷和后盖板，一级变幅杆Ⅰ的上端固定连接有一级变幅杆Ⅱ，一级变幅杆Ⅱ的左右两侧均设置有变幅杆定位面，一级变幅杆Ⅲ的下端固定连接在一级变幅杆Ⅱ上，二级变幅杆的下端固定连接在一级变幅杆Ⅲ上，绝缘片固定连接在一级变幅杆Ⅰ的下端，绝缘片的下端固定连接有两个A电极和两个B电级，两个A电极和两个B电级相互穿插设置，两个A电极和两个B电级的下端固定连接有压电陶瓷，压电陶瓷的下端固定连接有后盖板，一级变幅杆Ⅱ左右两侧上设置的变幅杆定位面分别与对应的换能器定位面接触，两个一级变幅杆Ⅰ分别间隙配合在两个换能器安装口内，两个一级变幅杆Ⅱ的下端面分别与对应的换能器支撑口接触，两个一级变幅杆Ⅱ分别间隙配合在两个换能器支撑口内，两个A电极和两个B电级均接在超声电源上，所述换能器为1.5倍换能器，换能器的谐振频率为20KHz，所述一级变幅杆Ⅰ、一级变幅杆Ⅱ和一级变幅杆Ⅲ均为圆柱形，一级变幅杆Ⅰ、一级变幅杆Ⅱ和一级变幅杆Ⅲ同轴设置，二级变幅杆的上下两端面均为矩形，上下两端面的尺寸不同，二级变幅杆的侧面形状为指数函数形式，弹性体振动平板的左右两端分别通过细牙螺栓固定连接在二级变幅杆的上端。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种可用于超声长距离悬浮传输装置，所述压板上设置有压板定位孔和压板安装槽，压板定位孔和压板安装槽连通，两个压板分别通过两个压板安装槽安装在两个一级变幅杆Ⅲ上，两个压板分别通过两个压板定位孔间隙配合在两个一级变幅杆Ⅲ上，两个压板内圆的下端面与一级变幅杆Ⅱ接触。一种可用于超声长距离悬浮传输装置的支撑距离确定方法，该方法包括以下步骤：步骤一：超声电源调节两个换能器振动相位差控制弹性体振动平板上振幅的改变，使得弹性体振动平板上形成驻波声场；步骤二：激光测振仪控制箱和激光头测量弹性体振动平板上的波长步骤三：激光测振仪控制箱和激光头测量弹性体振动平板上的振幅随超声电源驱动两路换能器的相位差之间的关系曲线；步骤四：通过关系曲线和MATLAB生成的多组长度的振幅-相位差函数进行比对，并调整弹性体振动平板两个与两路换能器连接的支撑点间距离，使得弹性体振动平板上的振动振幅满足悬浮传输条件；步骤五：根据步骤二测量的弹性体振动平板上的波长，调整换能器与弹性体振动平板连接的支撑点到弹性体振动平板端部的距离，结合步骤四两个支撑点间距离，确定弹性体振动平板的支撑距离。一种可用于超声长距离悬浮传输装置的支撑距离确定方法，该方法包括以下步骤：步骤一：超声电源调节两个换能器振动相位差控制弹性体振动平板上振幅的改变，使得弹性体振动平板上形成含有行波成分的二维驻波声场对被悬浮物体进行运输；步骤二：激光测振仪控制箱和激光头测量弹性体振动平板上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于超声长距离悬浮传输装置，包括换能器(5)、弹性体振动平板(7)、激光测振仪控制箱(8)、超声电源(9)和激光头(10)，换能器(5)左右对称设置有两个，弹性体振动平板(7)的左右两端分别固定连接在两个换能器(5)的上端，其特征在于：换能器(5)在超声电源(9)的驱动下带动弹性体振动平板(7)产生振动，在弹性体振动平板(7)上与两个换能器(5)的固定连接处之间的部分产生含有行波成分的二维驻波声场(11)，激光测振仪控制箱(8)和激光头(10)可以测量弹性体振动平板(7)上的振幅随超声电源(9)驱动两路换能器(5)的相位差之间的关系曲线。

【技术特征摘要】
1.一种可用于超声长距离悬浮传输装置，包括换能器(5)、弹性体振动平板(7)、激光测振仪控制箱(8)、超声电源(9)和激光头(10)，换能器(5)左右对称设置有两个，弹性体振动平板(7)的左右两端分别固定连接在两个换能器(5)的上端，其特征在于：换能器(5)在超声电源(9)的驱动下带动弹性体振动平板(7)产生振动，在弹性体振动平板(7)上与两个换能器(5)的固定连接处之间的部分产生含有行波成分的二维驻波声场(11)，激光测振仪控制箱(8)和激光头(10)可以测量弹性体振动平板(7)上的振幅随超声电源(9)驱动两路换能器(5)的相位差之间的关系曲线。2.根据权利要求1所述的一种可用于超声长距离悬浮传输装置，其特征在于：所述超声电源(9)和两个换能器(5)连接，超声电源(9)调节两个换能器(5)振动相位差控制弹性体振动平板(7)上振幅的改变，使得弹性体振动平板(7)上形成含有行波成分的二维驻波声场(11)。3.根据权利要求1或2所述的一种可用于超声长距离悬浮传输装置，其特征在于：所述两个换能器(5)和一个弹性体振动平板(7)形成一个传输装置，多个传输装置可以相互首尾拼接。4.根据权利要求1所述的一种可用于超声长距离悬浮传输装置，其特征在于：所述弹性体振动平板(7)上形成的含有行波成分的二维驻波声场(11)的振幅变化与弹性体振动平板(7)的两个支撑点间距离有关，弹性体振动平板(7)与换能器(5)连接支撑点到弹性体振动平板(7)端部的距离应与弹性体振动平板(7)上的波长满足比例关系。5.根据权利要求1所述的一种可用于超声长距离悬浮传输装置，其特征在于：所述弹性体振动波长的测量装置还包括底座(1)、换能器横板(4)、角铁竖架(2)、角铁横架(3)和压板(6)，其特征在于：所述角铁竖架(2)设置有四个，四个角铁竖架(2)的下端分别固定连接在底座(1)的四个角上，角铁横架(3)前后对称设置有两个，两个角铁横架(3)的左右两端分别固定连接在四个角铁竖架(2)的中端，换能器横板(4)的前后两端分别固定连接在两个角铁横架(3)上，压板(6)左右对称设置有两个，两个压板(6)分别固定连接在换能器横板(4)的左右两端，两个压板(6)内圆的下端面分别与两个换能器(5)接触，两个压板(6)外圆的下端面均与换能器横板(4)接触。6.根据权利要求5所述的一种可用于超声长距离悬浮传输装置，其特征在于：所述换能器横板(4)上设置有换能器安装口(4-1)、换能器支撑口(4-2)和换能器定位面(4-3)，换能器安装口(4-1)和换能器支撑口(4-2)均左右对称设置有两个，两个换能器安装口(4-1)和换能器支撑口(4-2)分别设置在换能器横板(4)的左右两端，两个换能器安装口(4-1)和两个换能器支撑口(4-2)分别同轴设置，两个换能器支撑口(4-2)的左右两端均设置有换能器定位面(4-3)。7.根据权利要求6所述的一种可用于超声长距离悬浮传输装置，其特征在于：所述换能器(5)包括一级变幅杆Ⅰ(5-1)、一级变幅杆Ⅱ(5-2)、变幅杆定位面(5-3)、一级变幅杆Ⅲ(5-4)、二级变幅杆(5-5)、绝缘片(5-6)、A电极(5-7)、B电级(5-8)、压电陶瓷(5-9)和后盖板(5-10)，一级变幅杆Ⅰ(5-1)的上端固定连接有一级变幅杆Ⅱ(5-2)，一级变幅杆Ⅱ(5-2)的左右两侧均设置有变幅杆定位面(5-3)，一级变幅杆Ⅲ(5-4)的下端固定连接在一级变幅杆Ⅱ(5-2)上，二级变幅杆(5-5)的下端固定连接在一级变幅杆Ⅲ(5-4)上，绝缘片(5-6)固定连接在一级变幅杆Ⅰ(5-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董惠娟，穆冠宇，王强，赵杰，孟繁斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23