[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

说明书

本发明提供了一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置，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。

技术领域

本发明属于超声加工设备技术领域，涉及一种凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置及方法。

背景技术

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。超声驻波在微电子机械系统、生物医学工程、制药和无容器材料处理和制备等领域都有运用。超声操控可以实现对微电子机械系统零件的定速运动和稳定翻转等操作，在非接触操作的情况下，完成微电子机械系统的精确装配，不会破坏微电子机械系统零件表面的微图形。在药品分析中能使样本损失率最大程度降低。在生化分析中，无容器状态可以提高检测信号的信噪比。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、溶液表面活性剂的流变性质研究、熔融金属的共晶生长、二元液体的蒸发、快速结晶或电离口等研究。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。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。

现技术中利用超声驻波悬浮技术使加工物料悬浮起来，然后对微粒进行加工。随着被加工物料结构及性能的提高，对物料加工的方法和装置也有了更高的要求。对物料进行加工时，需要经常手工移动或转动加工设备，手工操作容易污染物料，移动或转动加工设备又影响加工效率。因此，现有技术的加工方法以及设备难以满足物料的加工要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种设计难度小、价格实惠、悬浮稳定好及位置控制精确的凹球面双发射极超声阵列轴向悬浮移动装置及方法，通过程序控制PWM控制模块MCU内部的定时器产生精确的PWM波来实现移动驻波节点来控制悬浮目标，能够实现悬浮物在轴向位置中任一声波节点的移动以及悬浮，能提高悬浮加工的效率和安全性，具有环境适应能力强等优点。

本发明采用的技术方案是：

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。