超声波悬浮一般有两种原理
这里解释题目中图片所描述的超声悬浮
这种超声波悬浮是由驻波(standing wave)的声压节点(pressure node)造成的。超声换能器(ultrasonic transducer),一般由压电材料产生超声频率的振动。玻璃为反射板,有反射的波和入射的波相互叠加,就形成了驻波。形成驻波后,就产生了方向向上的声压和方向向下的声压,且呈正弦分布。方向向上的声压和方向向下的声压交错的地方为声压节点(pressure node),也就是理论上声压为0的点。超声波发射面与发射面间距为半波长的整数倍nλ/2(n为自然数,λ声波在空气中传播时的波长)。
假设一个物体重力极小,那么在一个acoustic levitator中,只会受到两个方向不同的声压作用,且会停在上下声压相互平衡的点,也就是声压节点,对于较重的物体,它的悬浮点位置会偏向驻波声压节点稍微往下一些。如果重力不能忽略不计,那么物体会停在有一点方向向上声压的点,以此来达到力的平衡。这就是这种超声悬浮的原理。另外图片中有好几个物体悬浮,是因为图中的acoustic levitator有多个声压节点。两个声压节点的距离为半波长。而波长的计算公式由大家所知,波长=声音在空气中传播速度/频率(换能器的振动频率)。
另一种原理不同的超声波悬浮为near field acoustic levitation,省略。