[发明专利]一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置及方法

权利要求书

1.一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，其特征在于：包括

PC上位机，与PWM控制模块通讯连接，用于发送指令并监控PWM控制模块执行情况；

PWM控制模块，与驱动单元模块连接，用于实现频率和占空比的计算和发送，来控制驱动单元模块的2对逻辑输入通道；

可调稳压电源单元，与PWM控制模块连接，用于给驱动单元模块提供放大电源；

驱动单元模块，与凹球面双发射极超声阵列的探头连接，用于输出与可调稳压电源电压幅值相同的PWM波给凹球面双发射极超声阵列；

凹球面双发射极超声阵列，用于振动产生驻波声场实现颗粒悬浮；

操纵按钮，与驱动单元模块连接，用于增加或者减少PWM波占空比使波形发生移动来实现超声驻波轴向悬浮移动。

2.如权利要求1所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，其特征在于：所述凹球面双发射极超声阵列包括固定单元、支撑单元、振动单元，所述固定单元包括上凹球面壳和下凹球面壳，所述上凹球面壳与下凹球面壳的一侧通过支撑单元连接，所述振动单元为超声换能器，所述上凹球面壳与下凹球面壳内表面均设置有由若干个均布的振动单元并联组成超声换能器阵列，所述上凹球面壳上的振动单元与下凹球面壳上的振动单元对称设置互为发射器和接收器，所述超声换能器的正极均是指向球心设置。

3.如权利要求2所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，其特征在于：所述振动单元按照环形排列固定在凹球面壳体内表面。

4.如权利要求1所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，其特征在于：所述PWM控制模块的主控采用Arduino MEGA2560单片机，与所述PC上位机通过USB串口通讯连接。

5.如权利要求1所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，其特征在于：所述驱动单元模块的驱动器采用L298N信号驱动器。

6.如权利要求1所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，其特征在于：所述操纵按钮包括一控制物体向上移动的频率下调按钮和一个控制物体向下移动的频率上调按钮。

7.一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动方法，采用权利要求1至6任意一项所述的凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，其步骤如下：

步骤1，PC上位机输出指令给PWM控制模块；

步骤2，PWM控制模块根据指令并根据操纵按钮的状态采用定时器中断的方式输出相应PWM波给驱动单元模块；若有按键按下，则进行PWM波形移动后输出相应PWM波给驱动单元模块；

步骤3，驱动单元模块在可调稳压电源单元的作用下输出并输出与可调稳压电源电压幅值相同的PWM波给凹球面双发射极超声阵列，凹球面双发射极超声阵列振动，产生驻波声场实现颗粒悬浮，并可根据移动后的PWM波形实现超声驻波轴向悬浮移动。

8.如权利要求1所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动方法，其特征在于：PWM控制模块的定时器采用两次定时中断来完成：一次定时实现高电平定时Th；一次定时实现低电平定时T1。

9.如权利要求8所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动方法，其特征在于：Th、T1的时间值随脉冲宽度的变换而变化，且Th+T1＝25ms。

10.如权利要求1所述的一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动方法，其特征在于：步骤2中当按下操纵按钮的按键，溢出中断根据标志位改变周期和占空比，将移动方向标志位置位；当没有按键按入，复位标志位。