聚焦式超聲懸浮諧振腔結(jié)構(gòu)設(shè)計及實驗.pdf

1、本文介紹了超聲懸浮在國內(nèi)外的研究應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，討論了其在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域生物質(zhì)精確定位輸送的可行性。對比分析了聚焦式超聲懸浮和平板式超聲懸浮系統(tǒng)的聲懸浮輻射力和懸浮穩(wěn)定性。根據(jù)超聲懸浮系統(tǒng)工作要求建立了聚焦式超聲懸浮系統(tǒng)的三維參數(shù)化模型，并建立了聚焦式超聲懸浮系統(tǒng)的有限元模型，在此基礎(chǔ)上，對聚焦式超聲懸浮系統(tǒng)進行仿真分析，得到以下結(jié)果：
　　 (2)在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，對超聲換能器進行了瞬態(tài)動力學(xué)分析。在超聲換能器上分別加載三

2、角波和方波電壓，結(jié)果表明方波電壓適合驅(qū)動換能器。在換能器上加載不同值的方波電壓，輻射端面隨著電壓的提高，響應(yīng)時間越短，響應(yīng)值越大。
　　 (3)以模態(tài)分析和瞬態(tài)分析的結(jié)果對不同諧振腔壁進行諧響應(yīng)分析，得到了諧振腔的聲壓分布以及聲場特性，據(jù)此優(yōu)化設(shè)計諧振腔的輻射端面為球面，且諧振腔壁內(nèi)徑與輻射端外徑相等；在優(yōu)化諧振壁后對不同諧振腔長度(L)的超聲懸浮系統(tǒng)進行了諧響應(yīng)分析。結(jié)果顯示隨著L值的增大，聲壓值變化的趨勢是先增大，然后趨向減

3、小。
　　 根據(jù)仿真結(jié)果加工制造了超聲懸浮系統(tǒng)實物模型，測試了實物模型最佳工作頻率為28000Hz，與仿真結(jié)果(28088Hz)相差3％，滿足工程精度的要求。在此頻率下進行了種子懸浮實驗，實驗結(jié)果如下：
　　 (1)種子懸浮在諧振腔中心的波節(jié)或波腹點附近；
　　 (2)對不同類型諧振腔壁和不同諧振腔長度下的懸浮性能進行了實驗，結(jié)果表明優(yōu)化后的諧振腔對超聲懸浮系統(tǒng)的懸浮性能有很大的改善；
　　 (3)利用聲