[实用新型]一种超声悬浮器悬浮力的测量装置

说明书

本实用新型公开了一种超声悬浮器悬浮力的测量装置，包括：超声发生模块、悬浮力测量模块和传感计数显示模块；悬浮力测量模块包括：设置于超声发生模块入射侧的旋转皿；可活动设置于旋转皿的小球；设置于旋转皿，用于检测小球的运动情况的传感器，传感器与传感计数显示模块通讯连接。在本方案中，利用超声发生模块产生的力驱动小球旋转，再通过传感器检测小球的旋转并交由传感计数显示模块计数小球在预设时间内的旋转次数，以量化出小球受到的悬浮力。即为把对声悬浮力的测量，转化为受悬浮力作用的小球在预设时间内的旋转次数的测量。本方案具有测量准确、结构简单和操作方便等特点。

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，特别涉及一种超声悬浮器悬浮力的测量装置。

背景技术

悬浮技术凭借其非接触特性，自问世以来，就是各界关注的焦点。它在无容器材料制备以及地面空间状态模拟等方面有着广泛的应用前景。随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。限于实验环境和实验成本，在地面上模拟微重力环境的悬浮技术被进一步深入研究。目前，实现物体非接触操作的方法有：光悬浮、磁悬浮、超导悬浮、气动悬浮、声悬浮等。光悬浮产生的悬浮力小，只有几纳牛顿，试样的尺寸通常在150μm以下；磁悬浮只适合导体材料，要求试样能够导电，并且热效应明显；超导悬浮只适用于超导体和磁性材料；气动悬浮目标横向稳定性差。

与其他悬浮技术相比，声悬浮具有如下优点：

具有良好的生物相容性，适合药物制备、生物化学等方面的研究；

对被悬浮物体没有任何导电、导磁性质的要求，没有固态、液态的限制；

水平声压梯度提供水平稳定性，实现物体的稳定捕获。

自1866年Kundt发现声悬浮现象以来，各国科学家开始了超声驻波悬浮器的研究，直到1964年，第一台超声波悬浮器才被Hanson等人研制出来，声悬浮技术得到了质的飞越。随着装置结构的改进，悬浮能力不断提升，2001 年西北工业大学空间材料实验室实现了重金属铱颗粒和汞液滴的超声驻波悬浮。近年来声悬浮还被广泛用于微剂量生物化学研究。它提供的无容器状态，不仅可以避免样本在容器壁上的吸附，节省稀有材料，降低实验成本；而且无容器状态可以杜绝容器壁对样本的污染，防止容器壁与样本发生化学反应。在先进电子制造领域，超声悬浮技术在理论上可以实现任何物体的悬浮、翻转和运输。

作为一种优秀的非接触目标操控技术，超声驻波悬浮因其众多优点而被广泛研究。悬浮力测量的传统方法是通过比较悬浮物体密度，悬浮物体越重悬浮力越大。这种悬浮力测量方法存在的问题是：

通过比较悬浮物体密度的大小来衡量悬浮能力，操作复杂，且只能得到某一位置悬浮力的大小，不能对超声场各个位置的力进行精确量化得到整个超声场的声压分布。

另一种通过杠杆原理实现悬浮力测量的方法，需要高精度的力传感器，价格昂贵；而且在测量过程中需要多次拆卸小球实现对横杆力大小的测量，操作复杂，测量不连续。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型内容提供一种超声悬浮器悬浮力的测量装置，能够精准地测量出超声场中不同位置的悬浮能力，从而实现了对超声场的连续测量。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种超声悬浮器悬浮力的测量装置，包括：超声发生模块、悬浮力测量模块和传感计数显示模块；

所述悬浮力测量模块包括：

设置于所述超声发生模块入射侧的旋转皿；

可活动设置于旋转皿的小球；

设置于所述旋转皿，用于检测所述小球的运动情况的传感器，所述传感器与所述传感计数显示模块通讯连接。

优选地，所述超声发生模块为水平放置。