李新波,王英伟,王宇昆,刘国君,吴越,石要武

(1.吉林大学通信工程学院,130022,长春;2.天津七一二通信广播股份有限公司,301899,天津;3.吉林大学机械科学与工程学院,130022,长春)

超声驻波悬浮技术利用超声振动产生的辐射声压使悬浮体[1]在没有任何附加效应的声场中悬浮或移动,具有非接触、无容器悬浮的特点。空气介质中的超声驻波悬浮是无容器运输的有效方法[2],广泛应用于医药制剂提纯[3]、纳米组件[4]和生物样品悬浮等领域。液体介质中的超声驻波悬浮广泛应用于流体动力学、表面张力测量[5]、溶液表面活性剂的流变性质研究[6]、熔融金属的共晶生长[7]、二元液体的蒸发[8]、快速结晶或电离[9]等研究。此外,超声驻波悬浮技术无需容器便可为微藻类、血细胞或液滴聚集提供准确的质谱和拉曼光谱[10]。在生物、材料和化学等领域的研究中,超声驻波悬浮技术提供了一种有效理想的实验手段,得到了广泛应用。

超声驻波悬浮装置最常见的结构是一维单轴式超声悬浮装置,由超声换能器和反射器组成,工作原理是在超声换能器端施加高频和电压激励,换能器产生振动向外辐射声压,并由反射器将声波反射叠加,在谐振腔内形成驻波[11]。郭木铎研究发现:当谐振腔长度为9 mm时,悬浮质量为27.8 mg的Φ2 mm泡沫球(发泡聚苯乙烯)所需最小激励电压为20 V;当谐振长度为17.5 mm时,悬浮该小球所需最小激励电压为30 V[12]。传统的一维单轴式超声悬浮装置生成的驻波声场较弱,悬浮能力较小限制了其使用和推广。……