[發明專利]一種凹球面雙發射極超聲陣列軸向懸浮移動裝置及方法

在審

• 申請號: 201911148519.3
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110921334A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 吳立群;劉寬;楊夢露;陳增;張豐瑾
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B65G54/00
• 分類號: B65G54/00;G05B19/042
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良;張瑜

本發明提供了一種凹球面雙發射極超聲陣列軸向懸浮移動裝置，包括PC上位機，與PWM控制模塊通訊連接，用于發送指令并監控PWM控制模塊執行情況；PWM控制模塊，與驅動單元模塊連接，用于實現頻率和占空比的計算和發送，來控制驅動單元模塊的2對邏輯輸入通道；可調穩壓電源單元，與PWM控制模塊連接，用于給驅動單元模塊提供放大電源；驅動單元模塊，與凹球面雙發射極超聲陣列的探頭連接，用于輸出與可調穩壓電源電壓幅值相同的PWM波給凹球面雙發射極超聲陣列；凹球面雙發射極超聲陣列，用于振動產生駐波聲場實現顆粒懸浮；操縱按鈕，與驅動單元模塊連接，用于增加或者減少PWM波占空比使波形發生移動來實現超聲駐波軸向懸浮移動。

技術領域

本發明屬于超聲加工設備技術領域，涉及一種凹球面雙發射極超聲陣列軸向懸浮移動裝置及方法。

背景技術

超聲駐波懸浮技術利用超聲振動產生的輻射聲壓使懸浮體在沒有任何附加效應的聲場中懸浮或移動，具有非接觸、無容器懸浮的特點。超聲駐波在微電子機械系統、生物醫學工程、制藥和無容器材料處理和制備等領域都有運用。超聲操控可以實現對微電子機械系統零件的定速運動和穩定翻轉等操作，在非接觸操作的情況下，完成微電子機械系統的精確裝配，不會破壞微電子機械系統零件表面的微圖形。在藥品分析中能使樣本損失率最大程度降低。在生化分析中，無容器狀態可以提高檢測信號的信噪比。液體介質中的超聲駐波懸浮廣泛應用于流體動力學、表面張力測量、溶液表面活性劑的流變性質研究、熔融金屬的共晶生長、二元液體的蒸發、快速結晶或電離口等研究。此外，超聲駐波懸浮技術無需容器便可為微藻類、血細胞或液滴聚集提供準確的質譜和拉曼光譜。在生物、材料和化學等領域的研究中，超聲駐波懸浮技術提供了一種有效理想的實驗手段，得到了廣泛應用。

現技術中利用超聲駐波懸浮技術使加工物料懸浮起來，然后對微粒進行加工。隨著被加工物料結構及性能的提高，對物料加工的方法和裝置也有了更高的要求。對物料進行加工時，需要經常手工移動或轉動加工設備，手工操作容易污染物料，移動或轉動加工設備又影響加工效率。因此，現有技術的加工方法以及設備難以滿足物料的加工要求。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種設計難度小、價格實惠、懸浮穩定好及位置控制精確的凹球面雙發射極超聲陣列軸向懸浮移動裝置及方法，通過程序控制PWM控制模塊MCU內部的定時器產生精確的PWM波來實現移動駐波節點來控制懸浮目標，能夠實現懸浮物在軸向位置中任一聲波節點的移動以及懸浮，能提高懸浮加工的效率和安全性，具有環境適應能力強等優點。

本發明采用的技術方案是：

一種凹球面雙發射極超聲陣列軸向懸浮移動裝置，其特征在于：包括

PC上位機，與PWM控制模塊通訊連接，用于發送指令并監控PWM控制模塊執行情況；

PWM控制模塊，與驅動單元模塊連接，用于實現頻率和占空比的計算和發送，來控制驅動單元模塊的2對邏輯輸入通道；

可調穩壓電源單元，與PWM控制模塊連接，用于給驅動單元模塊提供放大電源；

驅動單元模塊，與凹球面雙發射極超聲陣列的探頭連接，用于輸出與可調穩壓電源電壓幅值相同的PWM波給凹球面雙發射極超聲陣列；

凹球面雙發射極超聲陣列，用于振動產生駐波聲場實現顆粒懸浮；

操縱按鈕，與驅動單元模塊連接，用于增加或者減少PWM波占空比使波形發生移動來實現超聲駐波軸向懸浮移動。