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以理論計算與實驗測量方法研究超聲波懸浮的
物理機制以及影響懸浮位置的主要因素

作者:林煒翔、吳宇倫

指導老師:高銘宏

  利用超聲波懸浮物體是一項在許多領域被廣泛應用的新技術,我們透過Gor’kov potential的理論解釋產生超聲波懸浮的機制,以Arduino的超聲波模組建構超聲波懸浮的實驗設備,結合Python程式進行理論的模擬計算,透過實驗測量與理論結果的相互驗證。

  我們對影響物體懸浮的重要因子進行分析,包括超聲波源的相位差,超聲波發射器之間的間距,以及懸浮物本身的幾何形狀與重量,我們發展一套確認超聲波源相位差的方法,也對如何利用波源相位差以及超聲波發射器間距對物體懸浮位置的操控做了深入分析與討論,同時藉由半圓球形懸浮物所造成的懸浮位置偏移現象,說明物體幾何結構對懸浮位置的影響,以及其背後形成的機制。


結論:
一.駐波節點位置是Gor’kov potential的極小值,對應到聲輻射力為零的位置。
二.由實驗結果可知道影響懸浮位置的主要因素有超聲波源的相位差,超聲波發射器之間的間距,以及懸浮物本身的幾何形狀與重量。

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