摘要
常见的超声悬浮装置是一维单轴式超声悬浮装置，采用一个超声发射探头和一个挡板作为辐射端和反射端。系统发射两束频率相同、传输方向相反的超声波叠加产生驻波声场，少量小颗粒悬浮在声压节点附近。这种悬浮系统仅能发射少量波束，且容易受到反射挡板的平整度和吸声特性的影响,只能形成较弱的驻波声场，束缚了驻波悬浮的强度和稳定性。 文中在传统悬浮装置的基础上做了改进，设计了一种基于超声相控阵的悬浮移动控制系统，采用相控阵列板为发射端和反射端。首先对整个系统的硬件部分进行设计规划，其中包括超声换能器型号的选用和相控阵列板尺寸、排布的设计，其中一项关键技术是激励相控阵列的电路设计，采用MOS管结合变压器的电压驱动方式，无需考虑输入端信号的电流大小以及MOS管无需接高上拉电压，提高系统的控制性能。再通过 Matlab实现聚焦算法，计算出各个阵元的延时时间，并对此算法进行仿真，验证算法的正确性。计算出的延时时间直接存储到FPGA（现场可编程门阵列，Field Programmable Gate Array）的ROM中，同时通过Model Sim软件对时序进行了仿真，证实算法的可行性，根据算法控制FPGA输出逻辑以达到控制超声波束的变化。 此外搭建了超声相控阵悬浮移动控制系统的实验平台，对超声相控阵悬浮移动控制系统进行测试验证，并将实验结果与传统悬浮装置进行比较。通过对系统的硬件测试及仿真，结果表明，该文方法比传统方法能稳定悬浮多个小颗粒，且能使悬浮小颗粒平滑移动，具有较好悬浮稳定性和可靠性。
NETL