| 共聚焦超声换能器的声场优化与粒子捕获 |
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| 引用本文： | 狄苗,何湘,刘明智,闫善善,魏龙龙,田野,尹冠军,郭建中.共聚焦超声换能器的声场优化与粒子捕获[J].物理学报,2023(1):215-220. |
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| 作者姓名： | 狄苗 何湘 刘明智 闫善善 魏龙龙 田野 尹冠军 郭建中 |
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| 作者单位： | 1. 陕西师范大学物理学与信息技术学院;2. 陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(批准号:12004237,11727813,12034005,11904221)；;中国博士后科学基金资助项目(批准号:2020M683416,2019M663612)； |
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| 摘 要： | 超声悬浮被广泛应用于多个领域,目前主要有驻波式和相控阵式悬浮系统.基于共焦点排列的聚焦换能器结构,本研究提出了一种单边式超声悬浮系统.其基本原理是利用反相激励成对聚焦换能器在空间构建具有势阱结构的特定声场,实现微粒的捕获与悬浮.针对4个共焦点排列的聚焦换能器,基于有限元仿真研究了换能器轴夹角及激励相位模式对声场分布的影响;利用实验演示了系统的粒子捕获效果,验证了其势阱分布情况.结果表明,换能器轴线与结构中轴线夹角为45°时,势阱强度最高;换能器的激励相位分别为0,0,π,π时,声场中存在1处主势阱、2处次级势阱,可以捕获3处粒子团;换能器的激励相位分别为0,π/2,π,3π/2时,声场中仅存在1处势阱,只可捕获1处粒子团.该系统具有成本低、自由度高、稳定性强、操作便捷的优点,且能够实现单个位置或多个位置粒子团的捕获与悬浮,可以用于流体中高密度物体操控.
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| 关 键 词： | 超声悬浮 声场势阱 聚焦换能器 粒子捕获 |
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