超声近场悬浮用变幅杆的优化及实验研究

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1、犬ｉｌ裡－大孝ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣｍＯＬＯＧＹ工醒倾士害位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ．．．＜ＩＩ５超声近场悬浮用变幅杆的优化及实验研究謹Ｉ禾呈工程领域作者姓名梁延德教授忌教师指答辩日期———专业学位硕士学位论文超声近场悬浮用变幅杆的优化及实验研究ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｏｒｎａｎｄＥｘｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｆｏｒＮｅａｒＦｉｅｌｄｐｙＡｃｏｕｓｔｉｃＬｅｖｉｔａｔｉｏｎ：作者姓名陈冬

2、工程领域：机械工程３１３０４０１７学号：指导教师：梁延德完成日期：２０１５年５月ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一同工作的同志对本研究所做的贡献。与我．均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责

3、任。学位论文题目：組Ｉ遂同愛泛愛貌渐ｔｆ＾日期：年月ｂ日作者签名：难大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要在精密与超精密加工领域，如半导体产业中，对产品表面光洁度和工作空间的洁净。尤其在晶圆的夹持与运输工程中度要求越来越严格，己有的接触式夹持技术会对晶圆表面造成损坏，并影响工作空间的洁净度。基于以上问题，探索非接触式夹持方式成为新的研究方向。超声波近场悬浮（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＡｃｏｕｓｔｉｃＬｅｖｉｔａｔｉｏｎ简称ＮＦＡＬ）是利用高。能量密度声场产生的声辐射压力与物体的重力平衡将其悬浮起来的现象但是，目前

4、超一声波近场悬浮技术还不成熟，物体在声，如没有统的理论描述声场声压的分布场中不能稳定悬浮等。为了获得能够悬浮物体的稳定声场，本文对超声变幅杆进行了改进，主要进行了以下方面的研宄：利用均质等截面杆和薄圆盘的频率方程，初步设计圆盘输出端变幅杆的尺寸；并利用有限元软件进行仿真修正，得出了振动频率在２０ｋＨｚ左右的变幅杆的尺寸。提出利用去除变幅杆材料的方法得到优化声场，并对去除材料的形状和尺寸进行了理论的分析。在对圆盘输出端变幅杆的表面声压测量的基础上，分析了声场声压的分布情况；通过增加被＃浮物体与振动圆盘表面之间的距离来减弱变幅杆

5、中心区域较高的声压对被悬浮物体的影响；通过去除材料得到声压峰值较为均等的变幅杆振动圆盘表面。利用声压在中心区域高出平均值的部分来确定去除材料的直径，从近场悬浮区域内声压与高度的关系以及驻波悬浮区域的悬浮情况两方面确定圆孔的深度；并给出了去除材料的直径和深度对超声变幅杆的振动频率的影响规律。对去除材料得到的两种改进型变幅杆与圆盘输出端的变幅杆进行比较实验，分别从声场声压的分布情况、被悬浮物体的悬浮高度和被悬浮物体的回复周期等方面进行了实验研究。基于圆盘输出端的变幅杆对被悬浮物体进行相关实验，研究被悬浮物体不同直径对悬浮稳定

6、性的影响以及不同材料。、质量和表面粗糙度对悬浮高度的影响关键词：超声近场悬浮；超声变幅杆优化；稳定性；悬浮高度－－Ｉ超声近场悬浮用变幅杆的优化及实验研究ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｏｒｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｆｏｒＮｅａｒＦｉｅｌｄＡｃｏｕｓｔｉｃＬｅｖｉｔａｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔｈｅｆ－Ｉｎｔｌｄｉｉｌｉｉｉｉｆｉｌｄｈｉｉｉｅｏｆｒｅｃｓｏｎａｎｄｕｔｒａｒｅｃｓｏｎｍａｃｈｎｎｅｓｕｃａｓｎｔｈｅｓｅｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ｐｐｇｔｔｒｔｓｉｎｄｕｓ

7、ｔｒｈｅｒｅａｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｌｓｔｒｉｎｅｎｅｕｉｒｅｍｅｎｉｎｒｏｄｕｃｔｓｕｒｆａｃｅｆｉｎｉｓｈａｎｄｙ，ｇｙｇｑｐｃｅａｎｎｅｓｓｏｆｔｅｒｓａｃｅ．Ｐａｒｔｃｒｎｗａｆｅｒｃｌａｍｉｎａｎｄｔｒａｎｓｏｒｔｒｏｅｃｔｔｅｌｌｉｈｗｏｋｉｎｇｐｉｕｌａｌｙｉｐｇｐｊｈｐ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｌａｍｉｎｔｅｃｈｎｉｕｅｗｉｌｌｄａｍａｅｔｏｔｈｅｗａｆｅｒｓｕｒｆａｃｅａｎｄａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｃｌｅａｎｌｆｐｇｉｎｅｓｓｏｑｇｗｏｋ－ｒｓａｃｅ．Ｂａｓｅｄ

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