声功率:悬浮声

布里斯托大学的英国科学家和物理学家已经开发出一种声波悬浮器,它能够使用单个超声波束将其提升到空中并保持比波长更长的物体。 作者在一个月前的《物理评论快报》上宣布了一项成功的实验。 该研究的详细信息也发布在这里。



根据物理学家的说法,由于创建了一个声学涡旋,他们设法进行了实验,该涡旋使直径为一个半厘米的球飞起来并保持在发射器表面上方。 如果您不知道,那么在此之前,波长是单光束声悬浮器的基本限制。 甚至在更早之前,问题就在于使用单个光束创建了一个悬浮器。 为了获得效果,使用了两种超声源。 这个话题对我来说似乎很有趣而且意义重大。 在削减之下,更多地涉及物体的声学悬浮和对英国人的研究。

关于声悬浮的几句话


Wiki将声悬浮定义为
“重物在驻波中的稳定位置。”

自1934年以来,这种现象就已为人所知,当时L. King在1961年晚些时候对其进行了理论证明,L.P。Gorkov对这种现象的可能性做出了结论。

声悬浮器工作原理的本质是产生相干声波的干扰,这导致出现局部压力升高。 因此,身体可以被保持在特定的空间区域中并且可以移动。



涉及声学悬浮问题的科学家们相信这种现象的美好未来。 未来项目涉及举起和移动各种物体,为仓库管理系统配备悬浮装置,并应用于港口和工厂。 但是,悬浮物距离这样的质量和大小还很远。 在不久的将来,这种设备将能够证明自己的领域之一是药理学技术,在该领域中,需要进行声悬浮以提高物质的净化程度。

抒情离题
早在90年代,我还是个孩子就曾扮演过登峰造极的文明战略。 在其中,行星可以配备所谓的 能够从太空吸引物体的牵引光束(捕获光束)。 当我活着看到类似的微型设备的发明时,我感到很惊讶。


大小不再重要


早期的单束声悬浮器由各种科学家开发,包括 来自布里斯托尔的Asier Marzo和来自圣保罗大学的巴西人Marco Aurelio Britzotti Andrade。 他们能够实现直径不超过4毫米的物体的悬浮。 这样的悬浮物向空中举起的物体的最大尺寸应小于驻波的长度。



这次,布里斯托尔大学的科学家们能够使用一种特殊的算法来控制发射器,从而克服了这一基本限制。 得益于辐射控制系统,半球形和超声波辐射源功率的精确计算,可以创建能够容纳大型物体的声学涡流。 新型球形悬浮器结合了192个超声波发射器,其频率为40 kHz(NU处的波长为0.87 cm)。 发射器安装在直径为192 mm的球体的内表面上。

多亏了超声信号控制算法,以相同的螺旋度和不同的方向创建了几个涡流。 在其作用区域中,出现了高压高压区域,用于固定物体。 布里斯托设备将其举到空中的最大直径为1.6厘米,几乎是该设备产生的波长的两倍。 而且,由于超声涡旋方向的改变,该装置能够改变球的旋转速度。

意外的二维效果


科学家的实验表明,当固定其中一个坐标时(例如,当物体在表面上时),新型的构造悬浮器能够捕获和旋转比波长长5-6倍的物体。 这种效果为使用带有声涡旋的设备开辟了新的可能性。 它们应该被用来创建用于微粒和宏观颗粒的离心机和实验室控制系统。

总结


布里斯托尔团队(Asier Marzo,Mihai Caleap和Bruce W. Drinkwater)的成功表明,在不久的将来,可能会使用声学悬浮装置来创建实验室以及后来的工业设备。

也许在可预见的将来,声悬浮将能够代替磁性,如今,磁性已被积极地用于创造各种设备(包括扬声器和黑胶唱机)的原始设计。 人类有一天可能会看到强大的声学牵引光束(如“优势”),能够固定和移动非常大的物体。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN410567/


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