功率放大器在声镊操控粒子实验中的应用

实验名称：功率放大器在声镊操控粒子实验中的应用

实验内容：利用放大器对驱动电压的放大实现换能器的高效率振动，驱动电压大幅增加，使得换能器振动强度增大，更有利于声镊对粒子的操控。

测试设备：信号发生器、ATA-122D功率放大器、换能器等。

图1：实验装置

实验过程：这个实验在尺寸为0.3m×0.5m×0.3m的容器中进行，为尽量减少反射，在容器的四周和底部均放置了吸声块。信号发生器输出频率为2MHz的正弦波信号，经过ATA-122D型功率放大器后加载到压电陶瓷换能器，驱动换能器产生相同频率的振动。相位板通过耦合剂与换能器连接，然后浸入水中。通过改变频率，可实现声场变换，使粒子沿着不同轨迹输运。

实验结果：

图2：不同频率下的粒子分布形式

图3：粒子沿正反三角形运动

我们通过改变频率实现了在同一平面上得到不同的声场分布，从而实现了单源多频声镊。我们设计的方法允许粒子沿着不同的轨迹运动或按不同形式分布，可以实现矩形粒子按固定角度旋转、粒子在一条线上可选择地左右移动、多图案的粒子排列分布以及用单个粒子完成两个不同轨迹运动，都是通过信号发生器连接功率放大器调节频率实现这些效果。这为声镊提供了一种灵活的可实时控制的方法，可以部分替代电路复杂度高的相控阵。

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