[发明专利]一种超声悬浮装置

说明书

本发明公开了一种超声悬浮装置，包含换能器阵列、凹球面支架、驱动器、控制器和直流稳压电源，换能器阵列设置在凹球面支架内侧并且换能器阵列中每个换能器产生的声束线均经过凹球面支架的球心，换能器阵列中每个换能器对应连结一个驱动器，驱动器固定在凹球面支架外侧，所有驱动器与控制器连结，直流稳压电源与控制器和所有驱动器连结用于给控制器和所有驱动器提供直流电压，换能器阵列在控制器控制下不断改变换能器的相位产生旋涡状涡旋声场。本发明通过控制器不断改变换能器的相位，形成了一种类似旋涡的涡旋声场，使得涡旋声场中心悬浮的物体不受声波波长的限制，可以稳定地悬浮物体。

技术领域

本发明涉及一种悬浮装置，特别是一种超声悬浮装置，属于超声阵列悬浮领域。

背景技术

目前，国内外超声阵列悬浮物体的研究大多是基于驻波的原理，其特点是悬浮物体的尺寸不能超过超声波的半个波长，而且由于产生的声悬浮力必须要与悬浮物的重力相抵消，悬浮装置基本上都置于悬浮物体的底部，一些液体悬浮物意外的滴落污染也会在研究应用中对悬浮装置的性能造成影响。采用驻波原理的超声悬浮装置能悬浮的物体尺寸受声波波长限制，其垂直结构不利于悬浮颗粒的回收和再实验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超声悬浮装置，悬浮的物体不受声波波长的限制。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种超声悬浮装置，其特征在于：包含换能器阵列、凹球面支架、驱动器、控制器和直流稳压电源，换能器阵列设置在凹球面支架内侧并且换能器阵列中每个换能器产生的声束线均经过凹球面支架的球心，换能器阵列中每个换能器对应连结一个驱动器，驱动器固定在凹球面支架外侧，所有驱动器与控制器连结，直流稳压电源与控制器和所有驱动器连结用于给控制器和所有驱动器提供直流电压，换能器阵列在控制器控制下不断改变换能器的相位产生旋涡状涡旋声场。

进一步地，所述凹球面支架由一个球形的下半球面沿水平方向割去球面底部构成。

进一步地，所述换能器阵列包含多个换能器，多个换能器分成若干组，每组换能器呈环形分布在凹球面支架内侧并且每组换能器构成的圆环沿水平方向设置，若干组换能器沿竖直方向均匀分布在凹球面支架内侧，并且上下相邻的两组换能器交叉设置。

进一步地，所述凹球面支架的内侧壁上对应每个换能器均设置有一个安装槽口，安装槽口的形状与换能器匹配。

进一步地，所述凹球面支架上对应每个驱动器位置都开有贯穿凹球面支架侧壁的通孔，换能器阵列中的每个换能器背面管脚从凹球面支架内侧沿通孔向外穿出凹球面支架侧壁并且管脚与驱动器固定连接。

进一步地，所述驱动器也为多个，多个驱动器与换能器位置一一对应，上下相邻的两组驱动器高低交错设置。

进一步地，所述控制器模块的多个信号输出端分别与多个驱动器的信号输入端连接。

进一步地，所述驱动器包含栅极驱动器D1、旁路电容C1、旁路电容C2和反相器D2，栅极驱动器D1的2脚和反相器D2的2脚均与控制器的信号输出端PAn连接，栅极驱动器D1的3脚和反相器D2的3脚均接地，反相器D2的4脚连接栅极驱动器D1的4脚，反相器D2的5脚连接5V电源，栅极驱动器D1的6脚连接+12V电源并且与旁路电容C1一端以及旁路电容C2一端连接，旁路电容C1另一端和旁路电容C2另一端接地，栅极驱动器D1的5、7脚分别与换能器的两个管脚连接。

进一步地，所述栅极驱动器D1采用型号为EG27324的双路驱动芯片，反相器采用型号为NL17SZ14的单路逆变器芯片。

进一步地，所述控制器采用采用型号为STM32H743IIT6的核心板。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：