18新利最新登入声学悬浮是如何工作的

一个基本的声波悬浮器有两个主要部分传感器，这是一个振动的表面，可以发出声音反射器．通常，换能器和反射器都有凹帮助聚焦声音的表面。声波从换能器传出并反射到反射器上。这种行进反射波的三个基本特性帮助它将物体悬浮在半空中。

首先，波，像所有的声音一样，是一种纵向压力波。在纵波中，波中点的运动与波的传播方向平行。这是一种运动，如果你推拉一个拉伸的弹簧的一端。然而，大多数插图都把声音描绘成一种横向如果你快速上下移动弹簧弹簧的一端，你就会看到这种波。这只是因为横波比纵波更容易观察。

第二，电磁波可以从物体表面反弹。它遵循反射定律，这说明入射角——物体撞击表面的角度——等于反射角——它离开表面的角度。换句话说，声波从表面反弹的角度与它撞击表面的角度相同。声波以90度角正面撞击表面，会以同样的角度直接反射回来。理解波反射最简单的方法是想象一个弹簧，它连接在一个表面的一端。如果你拿起弹簧弹簧的自由端，快速地向上然后向下移动，一个波就会穿过弹簧的长度。一旦它到达弹簧的固定端，它就会从表面反射回来，并向你移动。如果你推拉弹簧的一端，产生纵波，也会发生同样的事情。

最后，当声波从表面反射时，它的压缩和稀有度之间的相互作用导致干扰．与其他压缩相遇的压缩会相互放大，而与稀有压缩相遇的压缩会相互抵消。有时，反射和干扰结合在一起会产生驻波．驻波似乎是来回移动或分段振动，而不是从一个地方传播到另一个地方。这种静止的错觉就是驻波得名的原因。

驻声波已被定义节点，或最小压力区域，以及波腹或最大压力区域。驻波的节点是声悬浮的核心。想象一条有岩石和激流的河流。这条河有些地方的水是平静的，有些地方则是汹涌的。漂浮的碎片和泡沫聚集在河流平静的部分。为了让一个漂浮物在河流的快速流动部分保持静止，它需要被锚定或逆着水流前进。这基本上就是声学悬浮器所做的，用声音在气体中移动而不是水。

通过将反射器与换能器保持适当距离，声波悬浮器产生驻波。当波的方向与重力平行时，驻波部分具有恒定的向下压力，其他部分具有恒定的向上压力。淋巴结的压力很小。

在太空中，重力很小，漂浮的粒子聚集在驻波的节点上，这些节点是平静的。在地球上，物体就聚集在节点下面，在那里声辐射压力即声波在物体表面所能施加的压力，它能平衡重力的拉力。

要提供这么大的压力需要的不仅仅是普通的声波。在下一节中，我们将看看声波在声学悬浮器中的特殊之处。

普通驻波可能相对强大。例如，空气管道中的驻波会导致灰尘以波节点对应的模式聚集。驻波在房间里回荡，会使经过的物体震动。低频驻波也会导致人们感到紧张或迷失方向——在某些情况下，研究人员在人们报告的建筑物中发现了它们闹鬼．

但这些壮举与声悬浮相比只是小巫见大巫。影响尘埃落在哪里或打碎一个玻璃杯所花费的精力远远少于从地面举起物体所花费的精力。普通声波受到它们的限制线性大自然。增加波的振幅会使声音更大，但它不会影响波的形状，也不会使它的物理强度更大。

18新利最新登入然而，非常强烈的声音——比如对人类耳朵造成身体疼痛的声音——通常是危险的非线性．它们通过的物质会引起不成比例的大反应。一些非线性影响包括:

非线性声学是一个复杂的领域，导致这些效应的物理现象可能很难理解。但总的来说，非线性的影响可以结合起来，使一个强烈的声音比一个安静的声音更强大。正是由于这些影响，波的声辐射压力可以变得强大到足以平衡重力的拉力。强烈的声音是声音悬浮的核心——许多悬浮器的换能器产生的声音超过150分贝分贝(dB)．普通的谈话大约是60分贝，而嘈杂的夜总会接近110分贝。

用声音悬浮物体并不像将大功率换能器对准反射器那么简单。科学家还必须使用正确频率的声音来创造所需的驻波。在合适的音量下，任何频率都可以产生非线性效应，但大多数系统使用的是超声波，它的音调太高，人们听不到。除了电波的频率和体积外，研究人员还必须注意一些其他因素:

这听起来似乎需要做很多工作来将小物体悬挂在离表面几厘米的地方。让小物体——甚至小动物——在短时间内悬浮起来可能听起来也是一种相对无用的做法。18新利最新登入然而，声悬浮在地面和外太空都有多种用途。以下是一些例子:

研究人员继续开发悬浮系统的新装置和声学悬浮的新应用。要了解更多关于他们的研究、声音和相关主题的信息，请点击下面的链接。