张 鹏，董惠娟，初红霞，杜 娟，吴东艳

(1.黑龙江工程学院 电气与信息工程学院，哈尔滨 150050；2.哈尔滨工业大学 机电工程学院，哈尔滨 150001)

在生物学、分析化学、医药学等领域，非接触传输处理小颗粒和液滴得到了非常广泛的应用[1-4]。在众多的非接触处理技术中，声悬浮因其具有生物兼容性、被悬浮材料的独立性以及不需要对实验样品制备而得到广泛关注和研究[5]。用于非接触传输和处理物体的声悬浮器通常由1个或多个超声换能器和反射面组成[6]。当物体被稳定悬浮在悬浮器中时，可以通过改变超声换能器的电参数、悬浮器的声腔几何参数以及悬浮器本身或换能器的空间位置等方法来实现被悬浮物体的二维或三维可控移动[7]。FORESTI D等[8]使用一种由多个换能器组成的平面阵列，通过改变两个相邻换能器之间驱动电压的幅值，实现物体在空气中的水平传输。文章基于平面阵列式悬浮器，描述一种使用相位幅值调制(Phase and Amplitude Modulation，PAM)的驱动换能器阵元，实现被悬浮物体的水平平滑移动的方法。与单纯使用幅值调制的传输方法相比，通过同时改变换能器阵列中相邻阵元间驱动信号的相位差和幅值的方式，可使样本的传输过程更加平滑和稳定。文中对相位和幅值混合调制方法进行有限元仿真和实验研究，实现了聚苯乙烯小球在空气中的可控平滑移动。

1 数值模型

文中所使用的平面阵列式声悬浮器由5个谐振频率为f=20 kHz的郎之万压电超声换能器(Langevin Piezoelectric Transducer，LPT)和一个不锈钢反射面组成。……