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一种近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法技术

技术编号:43782110 阅读:38 留言:0更新日期:2024-12-24 16:17
本发明专利技术公开了一种近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,步骤包括:获取近场超声振动系统的谐振频率和辐射盘的归一化振幅分布;基于归一化振幅分布,描述近场超声悬浮系统的挤压气膜;基于小扰动法,获取挤压气膜对应的等效刚度和阻尼系数;基于等效刚度和阻尼系数,构建近场超声悬浮物体的振动模型;基于振动模型,完成近场超声悬浮物体的悬浮精度预测。本发明专利技术实现了通过计算挤压气膜内的实际流场分布来预测悬浮物体振动幅值,因而能够从理论上分析不同设计和运行参数对系统悬浮精度的影响机制,并进一步用于设计运行参数优选和指导实际生产。此外,本发明专利技术可以为实现精密悬浮的流场分布控制提供理论基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密悬浮领域,具体涉及一种近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法


技术介绍

1、超声悬浮主要分为驻波超声悬浮和近场超声悬浮。在驻波超声悬浮中,辐射器和反射器同时需要用来产生驻波声场,从而使颗粒状的物体能够在声场压力节点上悬浮。而近场超声悬浮采用悬浮物体本身作为反射器,导致悬浮高度显着降低,约为几十到几百微米,但允许更大的承载能力。因此,近场超声悬浮在非接触式定位系统,传输系统,挤压膜轴承等领域的应用具有相当大的潜力。与磁悬浮和气垫悬浮等其他悬浮技术相比,近场超声悬浮系统具有紧凑性和能量利用率高的优点,因为它对悬浮物体的材料没有限制,也不需要额外的加压空气供应。

2、近场超声悬浮中挤压膜的气压处于周期变化状态,超声频率的振动导致一个挤压周期内平均气压值大于周围大气压,故而产生抵消悬浮物体重力的悬浮力。因此,悬浮物体会产生由气膜压力变化引起的振动,而不是完全静止在某个位置。由于悬浮物体的振动幅值相对于挤压膜厚度非常小,因此这种振动通常可以忽略不计。故在大多数应用中,悬浮物体被认为是静止的。然而,在悬浮精度达到纳米级的超精密应用中,这种振本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,步骤包括:

2.根据权利要求1所述的近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,描述所述挤压气膜包括描述其无量纲厚度和内部压力分布,其中无量纲厚度的描述包括:

3.根据权利要求2所述的近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,所述挤压气膜的内部压力分布采用雷诺方程表示:

4.根据权利要求3所述的近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,采用牛顿拉普森法对所述雷诺方程进行求解,获得稳态下挤压气膜内无量纲的压力分布P0和气膜厚度分布H0,求解方法包括:

5.根据权利要求1所...

【技术特征摘要】

1.一种近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,步骤包括:

2.根据权利要求1所述的近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,描述所述挤压气膜包括描述其无量纲厚度和内部压力分布,其中无量纲厚度的描述包括:

3.根据权利要求2所述的近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,所述挤压气膜的内部压力分布采用雷诺方程表示:

4.根据权利要求3所述的近场超声悬浮物体的悬浮精度预测方法,其特征在于,采用牛顿拉普森法对所述雷诺方程进行求解,获得稳态下挤压气膜内无...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘远远孙晓东耿林谢峰
申请(专利权)人:安徽大学
类型:发明
国别省市:

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