利用超声相控阵进行三维空中声学操控

悬浮技术的本质在于抵消重力。已知超声驻波能够将其声压节点处的小颗粒悬浮起来。在传统研究中，超声束的声轴与重力方向平行，通过控制螺栓型朗之万换能器的相位或频率，沿固定轴（即一维）操控悬浮物体。在本研究中，我们考虑了扩展的声学操控，即利用超声相控阵产生的局域化超声驻波，对毫米级颗粒进行三维悬浮和移动。我们的操控系统具有两个原创特征：一是超声束的方向是任意的，因为指向其中心的力也被利用；二是操控原理，即在任意位置生成局域化驻波，并通过对置的超声相控阵使其进行三维移动。实验证实，直径为 0.6 mm 和 2 mm 的发泡聚苯乙烯颗粒可通过我们提出的方法进行操控。