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大学物理实验, 2025, 38(3): 78-82     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.03.015
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开放性声悬浮实验仪器设计
刘宇恒 ,刘读哲 ,张悦晨 ,杜荔鑫 ,张 玲 ∗2
1.西安建筑科技大学 资源工程学院,陕西 西安 710055;2.西安建筑科技大学 理学院,陕西 西安 710055;3.西安建筑科技大学 土木工程学院,陕西 西安 710055
Design of an Open Acoustic Levitation Experiment Instrument
LlU Yuheng1,LlU Duzhe2,ZHANG Yuechen2,DU Lixin3,ZHANG Ling*2
School of Resource Engineering, Xi'an University of Architeclture and Technology,Xi’an 710055,China:2.School of Seience.Xi'an University of Arehitecture and Technology, Xi’an 710055, China; 3.School of Civil Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an 710055,China
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摘要 

超声驻波声悬浮是利用声辐射力将物体固定于声压波节处的无接触支撑技术。 在新型材料、医药、精细化工等学科研究具有广泛的应用。 通过丝杆、滑轨、磁吸等结构搭建了一套既能以0.02mm精度精确调节换能器间距、又可以轻松置换换能器阵的开放式声悬浮实验仪器。 设计并完成了误差在1.3%左右的超声波声速测量实验;还探究了水滴、乙醇、十二醇等物质的悬浮规律,绘制了悬浮小球和探头间距的函数关系图;特有的磁吸结构为悬浮声场和操控的研究提供了便利。 通过该套装置,学生不仅可以完成传统的声速测量实验,还可以体验声悬浮的过程、探究悬浮规律、了解新科技,为传统物理实验教学内容的更新提供思路。

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刘宇恒
刘读哲
张悦晨
杜荔鑫
张 玲
关键词:  声悬浮  丝杆滑轨  磁吸结构  声速测量     
Abstract: 

Ultrasonie sanding wave leviation is a non-contaet support technology that utilizes acoustiecadiation forces to fix objects at the nodes of sound pressure waves , with extensive applications in materialsscience, pharmaceuticals, and fine chemistry research, This paper presents an open acoustic levitationexperimental system construeted using lead screws, sliding rails, and magnetie adsorption mechanisms. Theapparaus achieves 0.02 mm precision in transdueer spacing adiustment while enabling convenient replacemenlof transducer arrays, We designed and implemented an ultrasonic velocity measurement experiment with anerror margin of approximately 1.396 , and investigated levitation pattemns of water droplets , alcohol, and Auricalcohol, plotting funetional relationship diagrams between levitated spheres and probe spacing.The dedicatedmagnetie adsorption structure facilitates research on levitation acoustie fields and manipulation. This systemallows students to not only perform traditional sound velocity measurements but also experienee levitationprocesses,explore suspension mechanisms,and understandemerging technologies,providing innovativeapproaches for updating conventional physics experiment curricula.

Key words:  acoustie levitation    serew and slide rail device    magnetie fiving device    ultrasonic velocity measurement
               出版日期:  2025-06-25      发布日期:  2025-06-25      整期出版日期:  2025-06-25
ZTFLH:  O 426.4  
  O 422.2  
  O 422.1  
基金资助: 

陕西省大学生创新训练计划项目(S202410703209)

引用本文:    
刘宇恒, 刘读哲, 张悦晨, 杜荔鑫, 张 玲 . 开放性声悬浮实验仪器设计 [J]. 大学物理实验, 2025, 38(3): 78-82.
LlU Yuheng, LlU Duzhe, ZHANG Yuechen, DU Lixin, ZHANG Ling. Design of an Open Acoustic Levitation Experiment Instrument . Physical Experiment of College, 2025, 38(3): 78-82.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.03.015  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V38/I3/78
[1] 丁卓梅 , 陈文豪 , 刘茁蓉 , 罗志会 , 徐 冰 . 基于超弱光纤布拉格光栅的声速测量方法 [J]. 大学物理实验, 2024, 37(2): 75-77.
[2] 潘天辰 , 赵金龙 , 黄永政 , 张 然 , 周 成 , 方青庭 , 罗锻斌 , 刘龙豪 . 可视化声学实验内容的设计 [J]. 大学物理实验, 2023, 36(3): 1-6.
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