本文關(guān)鍵詞：基于混合調(diào)制的粒子駐波懸浮傳輸軌跡仿真與實(shí)驗(yàn)

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【摘要】：換能器陣式駐波懸浮傳輸作為一種非接觸操作手段,對(duì)被懸浮物沒(méi)有特殊物理性質(zhì)求,可以實(shí)現(xiàn)任何微小物體的懸浮傳輸,并在微小電子器件裝配、微劑量生化分析、制藥、超材料制備等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。提高粒子在換能器陣內(nèi)傳輸過(guò)程的可控性成為實(shí)現(xiàn)超聲懸浮非接觸操作技術(shù)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵要求。本文首先分析了超聲駐波懸浮傳輸機(jī)理以及換能器陣振幅調(diào)制與陣元間相位調(diào)制傳輸控制方法,提出換能器陣振幅/相位混合調(diào)制的傳輸控制方法;然后建立換能器陣聲場(chǎng)仿真參數(shù)化模型,在不同相位差條件下獲得勢(shì)阱轉(zhuǎn)移時(shí)間曲線;根據(jù)勢(shì)阱轉(zhuǎn)移時(shí)間曲線線性程度,確定了混合調(diào)制過(guò)程中相位值與調(diào)制電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系,降低了聲場(chǎng)調(diào)制過(guò)程中勢(shì)阱位置的跳躍,提高了傳輸位置的可控性。然后,將懸浮粒子作為研究對(duì)象,確定聲場(chǎng)調(diào)制過(guò)程中橫向聲輻射力空間分布變化,并建立粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)傳遞方程;通過(guò)迭代計(jì)算確定了該方程的收斂條件,并在不同聲場(chǎng)調(diào)制周期下,得出粒子傳輸運(yùn)動(dòng)軌跡;為了評(píng)價(jià)粒子懸浮傳輸穩(wěn)定性,本文提出粒子與勢(shì)阱相對(duì)距離作為傳輸穩(wěn)定性評(píng)價(jià)參數(shù):相對(duì)距離越大,傳輸越不平穩(wěn);最后,通過(guò)對(duì)比不同調(diào)制周期粒子傳輸運(yùn)動(dòng)軌跡與勢(shì)阱轉(zhuǎn)移軌跡的相對(duì)距離確定了穩(wěn)定傳輸?shù)淖钚÷晥?chǎng)調(diào)制周期。其次,根據(jù)傳輸控制要求,研制出驅(qū)動(dòng)換能器陣的高頻電源,成功實(shí)現(xiàn)了換能器陣電壓/相位混合調(diào)制的自動(dòng)輸出以及輸出信號(hào)在陣元間的切換控制,并成功用于換能器陣的傳輸實(shí)驗(yàn)。最后,建立換能器陣懸浮傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了聚苯乙烯球的傳輸實(shí)驗(yàn):設(shè)定調(diào)制電壓函數(shù)為正弦函數(shù),在不同相位差條件下進(jìn)行了懸浮傳輸,根據(jù)傳輸平穩(wěn)性,確定調(diào)制電壓與相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系,進(jìn)而確定電壓/相位混合調(diào)制信號(hào)形式,并在該混合調(diào)制模式下進(jìn)行了懸浮傳輸實(shí)驗(yàn);然后,在不同調(diào)制周期下,進(jìn)行了懸浮傳輸實(shí)驗(yàn),并對(duì)小球的傳輸軌跡進(jìn)行分析。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB552

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本文編號(hào)：1231170