[实用新型]失重环境模拟装置

说明书

本实用新型提供一种失重环境模拟装置。该装置主要包括超射波发射端、超声波反射端、功率放大器以及控制电源。该装置由控制电源产生输出信号，输出信号经过功率放大器后到达超声波发射端，引起发射端的压电陶瓷振动产生超声波，超声波到达反射端后其传输方向反向，反射后的超声波与反射前的超声波叠加形成驻波。超声波频率被控制在装置的固有频率附近，以实现最大功率的声波输出。该失重环境模拟装置可以实现对微小物体的悬浮。同时该装置通过控制超声波功率，以及超射波发射端和超声波反射端间的距离，可以实现微小物体的多层悬浮，且整个装置具有小型化，易操作的特点，特别适合用于实验室科学研究中的失重环境模拟。

技术领域

本实用新型属于超声波技术领域，特别是涉及一种失重环境模拟装置。

背景技术

超声波作为声学的热点，具有方向性，高能量携带性等诸多特点，受到很多研究人员的关注。超声波技术主要是利用超声波的各种物理特性来实现不同的用途，其中包括超声波焊接，超声测距，超声碎石等。超声波形成的驻波能对微小物体进行稳定的悬浮。

现有的失重环境模拟装置大都是利用自由落体，水力，风力等来实现悬浮，同时它们具有体积过大、不稳定、成本高等缺点，使得它们难以应用于实验室中进行失重环境的模拟来辅助科学研究。所以开发一款适用于在实验室中模拟失重环境的装置为本领域从业人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种体积小、操作简易，且可以进行多层悬浮的失重环境模拟装置，用于满足科学研究中的小范围失重环境的需求。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种失重环境模拟装置，包括：

超射波发射端、超声波反射端、功率放大器以及控制电源。该装置由控制电源产生输出信号，输出信号经过功率放大器后到达超声波发射端，引起发射端的压电陶瓷振动产生超声波，超声波到达反射端后其传输方向反向，反射后的超声波与反射前的超声波叠加形成驻波。超声波频率被控制在装置的固有频率附近，以实现最大功率的声波输出。由于驻波的波谷和波节压强差的存在，该失重环境模拟装置可以实现对微小物体的悬浮。同时该装置通过控制超声波功率，以及超射波发射端和超声波反射端间的距离，可以实现微小物体的多层悬浮，且整个装置具有小型化，易操作的特点，特别适合用于实验室科学研究中的失重环境模拟。

于本实用新型的一实施例中，所述超声波的频率与超声波发射端压电陶瓷的固定频率相同，以实现最大功率的超声波输出。

于本实用新型的一实施例中，所述超声波反射端与超声波发射端的距离通过控制电源的程序控制被调节成满足驻波形成的条件。

如上所述，本实用新型的失重环境模拟装置，具有以下有益效果：

第一，本实用新型所述失重环境模拟装置可以通过调节超声波发射端和反射端的间距，以及功率放大器的放大倍数来调节该装置可以同时进行悬浮的物体数量，从而实现多层悬浮。

第二，本实用新型所述失重环境模拟装置超声波发射端和反射端的间距，以及功率放大器的放大倍数可以根据用户的悬浮物体个数设定，通过程序进行自动调节。

第三，本实用新型所述失重环境模拟装置具有体积小，易操作等特点。

附图说明

图1为本实用新型的失重环境模拟装置的原理结构示意图。

附图标记如下

11 超声波发射端

12 超声波反射端

13 带刻度尺的滑杆

14 控制电源

15 功率放大器