日本工程师开发出一种仅使用声音拾取物体的新方法一种新开发的使用声波悬浮和

一种新开发的使用声波悬浮和操纵微小物体的方法可能代表该技术向前迈出的重要一步。

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日本的工程师已经找到了如何使用声悬浮从反射表面拾取物体的方法。尽管他们还不能可靠地做到这一点，但这种进步可以帮助解锁使用声音操纵物理物体的全部潜力。
生物医学工程、纳米技术和药物开发是在不接触物体的情况下操纵物体可能真正有用的一些领域。我们已经可以使用一种称为光镊的技术来做到这一点，该技术使用激光产生足够的辐射压力来悬浮和移动极小的粒子。

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声学镊子 ——声波产生的压力可用于移动粒子 ——有可能成为更强大的工具。它们可用于处理范围更广的材料，并且尺寸更大——可达毫米级。
然而，尽管在20世纪80年代首次被发现，但仍有很大的局限性阻碍了声学镊子的广泛实际应用。首先，您需要一个由声波组成的可靠“牢笼” 。
声学换能器的半球形阵列可用于创建声音”牢笼“ ，但实时控制它们很棘手，因为您需要创建恰到好处的声场来抬起物体并将其远离换能器。

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如果有一个表面反射声音，它会变得更加棘手，因为这会使声场复杂化。
日本东京都立大学的工程师Shota Kondo和Kan Okubo已经找到了如何构建一个半球形声学阵列，可以从反射表面抬起一个 3 毫米的聚苯乙烯球。
他们在论文中写道：“我们提出了一种多通道半球形超声换能器阵列，用于在具有反射的刚性载物台上进行非接触式拾取。”

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“每个通道的相位和振幅都使用声音再现方法进行了优化。这只会在所需位置产生声学‘牢笼’ ，因此可以在刚性舞台上实现拾音。据我们所知，这是第一个研究证明使用这种方法进行非接触式拾音。”
他们的技术依赖于将换能器阵列分成块，这比尝试单独控制换能器更易于管理。然后，他们使用逆滤波器根据声波波形再现声音。这有助于优化每个换能器通道的相位和幅度，以产生所需的声场。

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三维模拟显示了使用这些技术如何以及在何处生成场。然后可以四处移动该场，当然，这也可以围绕被困在其中的粒子移动。使用这个阵列，研究人员能够从镜面拾取泡沫聚苯乙烯，但不可靠——有时球会从声压中散射开，而不是被困住。
尽管如此，这项工作还是向前迈进了一步，因为以前从未进行过从反射表面进行非接触式拾取。

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“在未来的研究中， ”研究人员写道， “所提出方法的稳健性将在非接触式拾取的实际应用中得到提高。”
该研究已发表在《日本应用物理学杂志》上。
【日本工程师开发出一种仅使用声音拾取物体的新方法】来源：科技领航人