Не первое столетие учёные со всего мира пытаются освоить такое физическое явление, как левитация. Левитация — это устойчивое положение объекта в гравитационном поле без непосредственного контакта с другими объектами, необходимым условием для левитации является наличие силы, компенсирующей силу тяжести. Есть различные методы её получения, в данной работе мы рассмотрим метод ультразвуковой левитации. В данной работе предлагается метод обеспечение левитации частиц за счёт фокусировки поля от множества излучателей малой интенсивности. С помощью неё мы сможем управлять как жидкими, так и твёрдыми частицами в воздухе. Это может дать большой толчок в науке, и найти множество применений, как в промышленной индустрии, так и в повседневной жизни. Развитие технологии акустической левитации является важной задачей для клеточной манипуляции, микрожидкостной технологии, разработки биоматериалов, бесконтейнерной транспортировки, технологии 3D печати и даже для перемещения живых организмов.
Цель:
Разработать технологию ультразвуковой левитации на основе фазированных решёток ультразвуковых излучателей с цифровым управлением.
Задачи:
разработка определение размещения ультразвуковых излучателей;
определение фазовых набегов для фокусировки излучения в заданную точку;
создание экспериментальной установки на основе двух фазированных решёток направленных друг на друга для обеспечения левитации частиц;
разработка метода управления вдоль одной оси.
Таким образом, экспериментально показана левитация частиц полистирола в диапазоне больше ~100 мм вблизи точки фокусировки радиаторных решеток. Левитация обеспечивается в течение длительного времени за счет влияния колебаний давления ультразвуковых волн, в результате чего частицы стремятся в область максимума колебаний. Для сдвига положения частицы изменяется фазовый счетчик-излучатель, разрешающийся в сдвиге максимума стоячей волны. Встречный излучатель образовывал узлы стоячих волн в диапазоне. Изменение высоты и бокового смещения излучателей привело к изменению высоты частицы. Таким образом, показана возможность управления положением частиц в диапазоне с помощью регулировки разности фаз между прямым и встречным излучателями.
