JPH05262600A - Sound wave floating device - Google Patents

Sound wave floating device

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Publication number
JPH05262600A
JPH05262600A JP4061794A JP6179492A JPH05262600A JP H05262600 A JPH05262600 A JP H05262600A JP 4061794 A JP4061794 A JP 4061794A JP 6179492 A JP6179492 A JP 6179492A JP H05262600 A JPH05262600 A JP H05262600A
Authority
JP
Japan
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current value
wave
standing wave
diaphragm
sound
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4061794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiro Ishikawa
芳朗 石川
Satoshi Komada
聡 駒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP4061794A priority Critical patent/JPH05262600A/en
Publication of JPH05262600A publication Critical patent/JPH05262600A/en
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

PURPOSE:To cope with deviation of resonance frequency of ultrasonic vibrator and to accurately detect generation of standing wave between a vibration plate and a reflection plate in a sound floating device to maintain a material in a non-contact state by utilizing a sound wave. CONSTITUTION:A sound wave floating device consists of an ultrasonic vibrator 1, a sine-wave oscillating means 2 to excite the ultrasonic vibrator 1, an electric current value detecting means 3 to discover a value of electric current flowing in the ultrasonic vibrator 1 and a resonance controlling means 4 which regulates oscillating frequency of the sine-wave oscillating means 2 according to variability of detected electric current value of the electric current value detecting means 3 and makes the oscillating frequency of the sine-wave oscillating means 2 coincident with the oscillating frequency of the ultrasonic vibrator 1. The sound wave floating device is further equipped with a distance changing means 5 for varying the distance between a vibration plate and a reflecting plate and a standing wave controlling means 6 for driving the distance changing means 5 based on the detected electric current value of the electric current value detecting means and forming a standing wave sound field between the vibration plate (a) and the reflection plate (b).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は音波を利用して振動板と
反射板との間に超音波による定在波音場を形成して定在
波の節位置で物体を非接触にて保持する音波浮遊装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a sound wave to form a standing wave sound field by an ultrasonic wave between a vibrating plate and a reflecting plate to hold an object in a non-contact manner at a node position of the standing wave. It relates to a sonic levitation device.

【0002】近年、微小重力の宇宙空間などで新材料を
開発することが行われている。例えば、無重力下であれ
ば複数の材料の重量差が無視できることから、それら各
材料の均質な混合をして、地上では得られない新材料を
開発すること等が試みられている。
In recent years, new materials have been developed in space such as microgravity. For example, under weightlessness, the difference in weight of a plurality of materials can be neglected. Therefore, it is attempted to develop a new material that cannot be obtained on the ground by homogeneously mixing the respective materials.

【0003】そうした開発等に使用される装置の1つと
して、音波浮遊装置が注目されている。音波浮遊装置
は、振動板と反射板とを使用して、振動板からの進行波
と反射板によるその反射波とにより、振動板と反射板と
の間に定在波音場を形成するものであって、この定在波
音場における音圧によって、容器に触れることなく物体
を非接触で一定位置に保持できるものである。
As one of the devices used for such development and the like, attention is paid to a sonic levitation device. The sonic levitation device uses a diaphragm and a reflector to form a standing wave sound field between the diaphragm and the reflector by the traveling wave from the diaphragm and the reflected wave from the reflector. Therefore, the sound pressure in the standing wave sound field can hold an object in a fixed position in a non-contact manner without touching the container.

【0004】この音波浮遊装置を使用すれば、蛋白質等
の有用材料を、容器等からの影響を排除した条件下で結
晶成長させることが可能になる。すなわち、微小重力の
状態で容器に触れることなく物体を保持できれば、容器
からの表面張力や不純物混入の影響を簡単に排除でき
る。また、音波浮遊装置を使用することによって、材料
を一定位置に保持することができ、結晶成長に長時間要
する場合でも、その変化の様子を容易に観察できるな
ど、音波浮遊装置は多くの利点を有するものであること
が知られている。
By using this sonic levitation device, it becomes possible to grow crystals of useful materials such as proteins under the condition that influences from the container and the like are eliminated. That is, if an object can be held in a microgravity state without touching the container, the influence of surface tension from the container and contamination of impurities can be easily eliminated. In addition, by using the sonic levitation device, the material can be held at a fixed position, and even if the crystal growth takes a long time, it is possible to easily observe the change state, and the sonic levitation device has many advantages. It is known to have.

【0005】[0005]

【従来の技術】従来の音波浮遊装置には、音源としてス
ピーカを使用するものと、超音波振動子を使用するもの
の2種類がある。スピーカは、振動周波数を簡単に変え
られるという利点があるが、通常のスピーカの使用周波
数領域は可聴周波数範囲に限定されるし、大きな音圧を
得ることが難しいという欠点がある。これに対して、超
音波振動子は超音波領域に固有の共振周波数を持ち、振
動周波数を自由に選択できないものの、大きな音圧を得
ることができるという利点があり、強力な保持力を必要
とする音波浮遊装置の音源としては超音波振動子が用い
られる。
2. Description of the Related Art There are two types of conventional sonic levitation devices, one that uses a speaker as a sound source and the other that uses an ultrasonic transducer. The speaker has an advantage that the vibration frequency can be easily changed, but has a drawback that a normal speaker has a usable frequency range limited to an audible frequency range and it is difficult to obtain a large sound pressure. On the other hand, the ultrasonic transducer has a resonance frequency peculiar to the ultrasonic wave region, and although the vibration frequency cannot be freely selected, it has an advantage that a large sound pressure can be obtained and requires a strong holding force. An ultrasonic transducer is used as a sound source of the sound wave floating device.

【0006】超音波振動子を使用した音波浮遊装置で
は、超音波振動子の固有の共振周波数と同じ周波数を有
する正弦波の電圧を超音波振動子に印加して超音波振動
子を振動させている。
In a sound wave levitation device using an ultrasonic vibrator, a sinusoidal voltage having the same resonant frequency as the ultrasonic vibrator is applied to the ultrasonic vibrator to vibrate the ultrasonic vibrator. There is.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、超音波振動子
を使用した音波浮遊装置においては、長時間連続して使
用すると超音波振動子に流れる電流の影響で超音波振動
子の温度が上昇する。この温度上昇に伴い、超音波振動
子の共振周波数が低下するという現象が発生する。した
がって、超音波振動子を十分共振させるためには、印加
電圧の周波数を、超音波振動子の新たな共振周波数に合
わせることが必要になる。
However, in a sonic levitation device using an ultrasonic vibrator, the temperature of the ultrasonic vibrator rises due to the influence of the current flowing through the ultrasonic vibrator when used continuously for a long time. .. As the temperature rises, the resonance frequency of the ultrasonic transducer decreases. Therefore, in order to sufficiently resonate the ultrasonic vibrator, it is necessary to match the frequency of the applied voltage with a new resonance frequency of the ultrasonic vibrator.

【0008】また、超音波振動子の共振周波数のずれの
ため、波長が変わり、振動板と反射板との間には定在波
が発生しなくなる。定在波音場を再度形成するために
は、振動板と反射板との距離を調節しなければならない
が、調節に際し、定在波音場が形成されたことを確認す
るためにマイクロフォンなどによって音圧を測定しなけ
ればならない。ところが、マイクロフォンなどによる音
圧測定では、音場を乱すため、定在波の正確な形成確認
ができなかった。
Further, due to the shift of the resonance frequency of the ultrasonic transducer, the wavelength is changed and the standing wave is not generated between the vibrating plate and the reflecting plate. In order to recreate the standing wave sound field, it is necessary to adjust the distance between the diaphragm and the reflector, but at the time of adjustment, in order to confirm that the standing wave sound field was formed, the sound pressure Must be measured. However, in sound pressure measurement using a microphone, etc., the sound field was disturbed, so it was not possible to accurately confirm the formation of standing waves.

【0009】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、超音波振動子の共振周波数のずれに対応でき
るようにした音波浮遊装置を提供することを目的とす
る。また、本発明の他の目的は、振動板と反射板との間
に定在波が発生していることを正確に検出できる音波浮
遊装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a sound wave levitation device capable of coping with a shift in the resonance frequency of an ultrasonic transducer. Another object of the present invention is to provide a sound wave levitation device capable of accurately detecting that a standing wave is generated between the vibration plate and the reflection plate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】図1は、上記目的を達成
する本発明の原理を説明するブロック図である。本発明
の第1の目的を達成する音波浮遊装置は、図1におい
て、振動板を固有の共振周波数で振動させる超音波振動
子1と、超音波振動子1に所定周波数の正弦波の電圧信
号を供給する正弦波発振手段2と、正弦波発振手段2か
らの電圧信号によって超音波振動子1に流れる電流の電
流値を検出する電流値検出手段3と、電流値検出手段3
で検出された電流値の変動に応じて正弦波発振手段2の
発振周波数を制御して、超音波振動子1に供給される電
圧信号の所定周波数を超音波振動子1の共振周波数と一
致させるようにする共振制御手段4とから構成される。
FIG. 1 is a block diagram for explaining the principle of the present invention for achieving the above object. An acoustic wave levitation device that achieves the first object of the present invention is shown in FIG. Sine wave oscillating means 2, a current value detecting means 3 for detecting a current value of a current flowing through the ultrasonic transducer 1 by a voltage signal from the sine wave oscillating means 2, and a current value detecting means 3
The oscillating frequency of the sine wave oscillating means 2 is controlled according to the fluctuation of the current value detected by the step S1, so that the predetermined frequency of the voltage signal supplied to the ultrasonic transducer 1 matches the resonant frequency of the ultrasonic transducer 1. And the resonance control means 4 for doing so.

【0011】また、本発明の第2の目的を達成する音波
浮遊装置は、振動板を振動させる超音波振動子1と、超
音波振動子1に正弦波の電圧信号を供給する正弦波発振
手段2と、正弦波発振手段2からの電圧信号によって超
音波振動子1に流れる電流の電流値を検出する電流値検
出手段3と、振動板と反射板との間の距離を可変する距
離可変手段5と、電流値検出手段3で検出された電流値
に基づいて距離可変手段5を駆動して、振動板と反射板
との間に定在波音場を形成するようにする定在波制御手
段6とから構成される。
Further, a sound wave levitation device for achieving the second object of the present invention is an ultrasonic vibrator 1 for vibrating a diaphragm, and a sine wave oscillating means for supplying a voltage signal of a sine wave to the ultrasonic vibrator 1. 2, a current value detecting means 3 for detecting the current value of the current flowing through the ultrasonic transducer 1 by the voltage signal from the sine wave oscillating means 2, and a distance varying means for varying the distance between the diaphragm and the reflector. 5, and a standing wave control means for driving the distance varying means 5 based on the current value detected by the current value detecting means 3 to form a standing wave sound field between the diaphragm and the reflector. 6 and 6.

【0012】[0012]

【作用】一般に、正弦波発振手段2からの正弦波電圧信
号によって超音波振動子1に流れる電流の、電流値検出
手段3で検出される電流値(交流の実効値)は、正弦波
電圧信号の周波数を変えた場合に、超音波振動子1の共
振周波数foで最大となり、共振周波数foから離れる
に従い、徐々に低下するという現象がある。
Generally, the current value (actual AC value) detected by the current value detecting means 3 of the current flowing through the ultrasonic transducer 1 by the sine wave voltage signal from the sine wave oscillating means 2 is the sine wave voltage signal. When the frequency is changed, the resonance frequency fo of the ultrasonic transducer 1 becomes maximum at the resonance frequency fo, and there is a phenomenon that the resonance frequency fo gradually decreases as the resonance frequency fo increases.

【0013】図2は、超音波振動子に供給される励起の
ための正弦波電流の周波数とその電流量との関係の一例
を示すグラフである。すなわち、電流量の変化は、共振
周波数fo=21803Hzで最大となる滑らかな山型
をなす(実線L1)。
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the frequency of the sine wave current for excitation supplied to the ultrasonic transducer and the amount of the current. That is, the change in the amount of current has a smooth mountain shape with the maximum at the resonance frequency fo = 21803 Hz (solid line L1).

【0014】また、電流値検出手段3で検出される電流
値は、振動板に対して反射板の位置を変えた場合に、振
動板と反射板との間に定在波音場が形成される位置毎
に、定在波音場が形成されていない位置での電流値に比
べ、大幅に低下するという現象がある。なお、定在波音
場が形成される反射板の位置は複数存在し、隣接する位
置間の距離は音波の1/2波長となる。
The current value detected by the current value detecting means 3 forms a standing wave sound field between the diaphragm and the reflector when the position of the reflector is changed with respect to the diaphragm. For each position, there is a phenomenon that the current value significantly decreases compared to the current value at the position where the standing wave sound field is not formed. It should be noted that there are a plurality of positions of the reflection plate where the standing wave sound field is formed, and the distance between adjacent positions is ½ wavelength of the sound wave.

【0015】本発明は、こうした現象に着目してなされ
たものであり、電流値検出手段3で検出される電流値を
監視することで、超音波振動子1が共振状態にあるか否
か、また、振動板と反射板との間に定在波音場が形成さ
れているか否かを、簡単に知ることができる。
The present invention has been made paying attention to such a phenomenon, and by monitoring the current value detected by the current value detecting means 3, whether or not the ultrasonic transducer 1 is in a resonance state, Further, it is possible to easily know whether or not a standing wave sound field is formed between the diaphragm and the reflector.

【0016】本発明の第1の目的を達成するには、共振
制御手段4が、電流値検出手段3で検出された電流値の
変動に応じて正弦波発振手段2の発振周波数を制御し
て、超音波振動子1に供給される電圧信号の所定周波数
を超音波振動子1の共振周波数と一致させるようにす
る。これにより、超音波振動子1の共振周波数がずれて
も、その共振周波数に追従した適切な励起電流が超音波
振動子1に供給され、超音波振動子1は十分な共振状態
を維持できる。
To achieve the first object of the present invention, the resonance control means 4 controls the oscillation frequency of the sine wave oscillating means 2 in accordance with the fluctuation of the current value detected by the current value detecting means 3. The predetermined frequency of the voltage signal supplied to the ultrasonic vibrator 1 is made to match the resonance frequency of the ultrasonic vibrator 1. As a result, even if the resonance frequency of the ultrasonic transducer 1 shifts, an appropriate excitation current that follows the resonance frequency is supplied to the ultrasonic transducer 1, and the ultrasonic transducer 1 can maintain a sufficient resonance state.

【0017】また、本発明の第2の目的を達成するに
は、定在波制御手段6が、電流値検出手段3で検出され
た電流値に基づいて距離可変手段5を駆動して、振動板
と反射板との間に定在波音場を形成するようにする。こ
れにより、振動板と反射板との間に定在波が発生してい
ることを正確に検出できる。
In order to achieve the second object of the present invention, the standing wave control means 6 drives the distance varying means 5 based on the current value detected by the current value detecting means 3 to vibrate. A standing wave sound field is formed between the plate and the reflector. This makes it possible to accurately detect that a standing wave is generated between the diaphragm and the reflector.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図3は、第1の実施例の音波浮遊装置のブロック
図である。音波浮遊装置本体31は、枠体31aに固定
された超音波振動子31bと、超音波振動子31bに接
続されたホーン31cと、ホーン31cに接続された振
動板31dと、振動板31dに対向して設けられる反射
板31eとから成る。振動板31dと反射板31eとの
間には空間31fが画成される。空間31fは、平行に
配置された振動板31dと反射板31eとで画成される
だけであり、他は開放端となっている。振動板31dお
よび反射板31eは、例えば直径120mm、3〜7m
m厚のアルミニュウム、ジュラルミン等の材料からな
る。この空間31fには音の伝播媒体である気体または
液体が満たされるとともに、浮遊保持されるべき物体が
挿入される。振動板31dが振動して進行波と、この進
行波が反射板31eで反射してできた反射波とによって
空間31fに定在波ができれば、定在波の節位置(複数
のこともある)に、挿入された物体が保持されることに
なる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram of the sonic levitation device according to the first embodiment. The sonic levitation device main body 31 includes an ultrasonic transducer 31b fixed to the frame 31a, a horn 31c connected to the ultrasonic transducer 31b, a diaphragm 31d connected to the horn 31c, and a diaphragm 31d facing the diaphragm 31d. And a reflection plate 31e that is provided in the same manner. A space 31f is defined between the diaphragm 31d and the reflector 31e. The space 31f is only defined by the diaphragm 31d and the reflector 31e that are arranged in parallel, and the others are open ends. The diaphragm 31d and the reflector 31e have, for example, a diameter of 120 mm and 3 to 7 m.
It is made of materials such as m-thick aluminum and duralumin. The space 31f is filled with a gas or a liquid that is a sound propagation medium, and an object to be suspended and held therein is inserted. If a standing wave is generated in the space 31f by vibrating the vibrating plate 31d and a traveling wave and a reflected wave formed by the traveling wave being reflected by the reflecting plate 31e, the node position of the standing wave (there may be a plurality of positions) Then, the inserted object is held.

【0019】反射板31eには、空間31fに定在波を
発生させるべく振動板31dとの距離を調節するための
距離可変装置32が接続される。距離可変装置32は、
反射板31eに固定されたボールねじ32aと、ボール
ねじ32aに取り付けた歯車32cと、歯車32cの外
側の歯と歯合する歯車32dと、歯車32dと軸が固着
して歯車32dを回転させるパルスモータ32eとから
構成される。距離可変装置32では、パルスモータ32
eが駆動されると、歯車32d、歯車32cを介してボ
ールねじ32aが上下方向に移動され、反射板31eの
位置が変わって振動板31dと反射板31eとの距離が
調整できる。
A distance varying device 32 for adjusting the distance from the diaphragm 31d so as to generate a standing wave in the space 31f is connected to the reflector 31e. The distance varying device 32 is
A ball screw 32a fixed to the reflection plate 31e, a gear 32c attached to the ball screw 32a, a gear 32d that meshes with outer teeth of the gear 32c, and a pulse that rotates the gear 32d when the shaft is fixed to the gear 32d. It is composed of a motor 32e. In the distance variable device 32, the pulse motor 32
When e is driven, the ball screw 32a is moved in the vertical direction via the gear 32d and the gear 32c, the position of the reflection plate 31e is changed, and the distance between the vibration plate 31d and the reflection plate 31e can be adjusted.

【0020】ファンクションシンセサイザ33は、任意
の周波数、かつ任意の電圧レベルを有する正弦波電圧信
号を発生できる正弦波発振器であり、外部からの制御信
号に応じて発生信号の周波数を可変する。ファンクショ
ンシンセサイザ33から出力された正弦波電圧信号はア
ンプ34で増幅されて超音波振動子31bに印加電圧と
して出力される。超音波振動子31bは入力した電圧に
より励起され振動する。ただし、アンプ34と超音波振
動子31bとの間には電流センサ35が挿入されてい
る。電流センサ35は、アンプ34から超音波振動子3
1bに供給される交流の励起電流の実効電流値を検出
し、制御装置36へ出力する。
The function synthesizer 33 is a sine wave oscillator capable of generating a sine wave voltage signal having an arbitrary frequency and an arbitrary voltage level, and varies the frequency of the generated signal according to a control signal from the outside. The sine wave voltage signal output from the function synthesizer 33 is amplified by the amplifier 34 and output as an applied voltage to the ultrasonic transducer 31b. The ultrasonic vibrator 31b is excited by the input voltage and vibrates. However, the current sensor 35 is inserted between the amplifier 34 and the ultrasonic transducer 31b. The current sensor 35 includes the amplifier 34 to the ultrasonic transducer 3
The effective current value of the alternating excitation current supplied to 1b is detected and output to the control device 36.

【0021】制御装置36では、電流センサ35からの
検出電流値に基づき、ファンクションシンセサイザ33
に制御信号を出力するとともに、距離可変装置32のパ
ルスモータ32eにパルス信号を出力する。制御装置3
6は、パーソナルコンピュータ等からなり、ファンクシ
ョンシンセサイザ33等へはGPIB等の通信手段を用
いて制御信号を送る。
In the control device 36, the function synthesizer 33 is operated based on the detected current value from the current sensor 35.
And the pulse signal to the pulse motor 32e of the distance varying device 32. Control device 3
Reference numeral 6 is a personal computer or the like, and sends a control signal to the function synthesizer 33 or the like by using a communication means such as GPIB.

【0022】つぎに制御装置36で行われる制御の内容
を説明する。まず、ファンクションシンセサイザ33か
ら、超音波振動子31bの初期の共振周波数foである
21803Hzの正弦波電圧信号が出力され、超音波振
動子31bが共振状態にあるとする。
Next, the contents of control performed by the control device 36 will be described. First, it is assumed that the function synthesizer 33 outputs a sine wave voltage signal of 21803 Hz, which is the initial resonance frequency fo of the ultrasonic vibrator 31b, and the ultrasonic vibrator 31b is in a resonance state.

【0023】図4は、その後の超音波振動子31bの経
時変化の一例を表したグラフである。すなわち、ファン
クションシンセサイザ33から21803Hzの正弦波
電圧信号が出力され続けている間、時間の経過に従い、
縦軸の電流センサ35の検出電流値が減少し、30分後
には40%も減少する。これは超音波振動子31bの共
振周波数が21803Hzからずれたために発生した現
象であり、このときの超音波振動子31bの共振周波数
は、測定結果によれば21773Hzにずれている。す
なわち、図2の破線L2のようになっている。
FIG. 4 is a graph showing an example of the change over time of the ultrasonic transducer 31b. That is, as the sine wave voltage signal of 21803 Hz continues to be output from the function synthesizer 33, as time passes,
The current value detected by the current sensor 35 on the vertical axis decreases, and after 30 minutes, it decreases by 40%. This is a phenomenon that occurs because the resonance frequency of the ultrasonic transducer 31b deviates from 21803 Hz, and the resonance frequency of the ultrasonic transducer 31b at this time deviates to 21773 Hz according to the measurement result. That is, it is as shown by the broken line L2 in FIG.

【0024】したがって、ファンクションシンセサイザ
33からの正弦波電圧信号の周波数を、超音波振動子3
1bの新たな共振周波数に追従させる必要がある。その
ために、制御装置36では、ファンクションシンセサイ
ザ33に制御信号を送り、ファンクションシンセサイザ
33からの正弦波電圧信号の周波数を僅か増加または減
少させる。そして、それによって電流センサ35の検出
電流値がどう変化するかを観察する。電流センサ35の
検出電流値が単純に増加した後、減少に転じたとき、正
弦波電圧信号の周波数を変えることを停止する。これに
より、超音波振動子31bは新たな共振周波数で共振状
態となる。
Therefore, the frequency of the sinusoidal voltage signal from the function synthesizer 33 is set to the ultrasonic transducer 3
It is necessary to follow the new resonance frequency of 1b. Therefore, the control device 36 sends a control signal to the function synthesizer 33 to slightly increase or decrease the frequency of the sinusoidal voltage signal from the function synthesizer 33. Then, how the current value detected by the current sensor 35 changes is observed. When the detected current value of the current sensor 35 simply increases and then begins to decrease, changing the frequency of the sinusoidal voltage signal is stopped. As a result, the ultrasonic transducer 31b is brought into a resonance state at the new resonance frequency.

【0025】この新たな共振周波数により振動板31d
と反射板31eとの間の空間31fにそれまで形成され
ていた定在波音場は消滅してしまうので、反射板31e
を移動して、定在波音場が形成される振動板31dと反
射板31eとの距離を再度見つけ出す必要がある。
With this new resonance frequency, the diaphragm 31d
Since the standing wave sound field previously formed in the space 31f between the reflector 31e and the reflector 31e disappears, the reflector 31e
Needs to be moved again to find again the distance between the diaphragm 31d and the reflector 31e where the standing wave sound field is formed.

【0026】ところで、振動板31dに対し反射板31
eの位置を変えた場合に、空間31fに定在波音場が形
成される位置毎に、電流センサ35の検出電流値が、定
在波音場が形成されていない位置での電流値に比べ、急
激に大幅に低下するという現象がある。この現象に着目
して、制御装置36は電流センサ35の検出電流値に基
づき距離可変装置32を制御して定在波音場を形成す
る。
By the way, the reflection plate 31 is different from the vibration plate 31d.
When the position of e is changed, the detected current value of the current sensor 35 at each position where the standing wave sound field is formed in the space 31f is larger than the current value at the position where the standing wave sound field is not formed. There is a phenomenon that it drops sharply. Focusing on this phenomenon, the control device 36 controls the distance varying device 32 based on the current value detected by the current sensor 35 to form a standing wave sound field.

【0027】すなわち、定在波音場が形成される反射板
31eの位置を、予め計算しておおよその位置を求めて
おき、パルスモータ32eにパルス信号を出力してその
位置に反射板31eを移動する。その上で、反射板31
eの位置を上または下に移動して電流センサ35の検出
電流値を観察する。電流センサ35の検出電流値が単純
に減少した後、増加に転じたとき、反射板31eの位置
を変えることを停止する。これにより、空間31fに定
在波音場が形成される。
That is, the position of the reflection plate 31e where the standing wave sound field is formed is calculated in advance to obtain an approximate position, and a pulse signal is output to the pulse motor 32e to move the reflection plate 31e to that position. To do. Then, the reflector 31
The position of e is moved up or down and the detected current value of the current sensor 35 is observed. When the detected current value of the current sensor 35 simply decreases and then increases, changing the position of the reflection plate 31e is stopped. As a result, a standing wave sound field is formed in the space 31f.

【0028】つぎに、振動板31dと反射板31eとの
距離を手動で変える、簡略化されたタイプの第2の実施
例を説明する。図5は、第2の実施例の音波浮遊装置の
ブロック図である。本装置の構成部分の内、図3に示し
た第1の実施例の音波浮遊装置と同一の構成部分には図
3と同一の符号を付し、説明を省略する。
Next, a second embodiment of a simplified type in which the distance between the diaphragm 31d and the reflector 31e is manually changed will be described. FIG. 5 is a block diagram of the sound wave levitation device according to the second embodiment. Of the constituent parts of this device, the same constituent parts as those of the sound wave levitation device of the first embodiment shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals as those in FIG.

【0029】第2の実施例の音波浮遊装置では、反射板
31eを固定したボールねじ51が設けられ手動で回転
させることによりボールねじ51および反射板31eを
上下方向に移動するようにしている。また、制御装置5
3は、電流センサ35の検出電流値に応じ、ファンクシ
ョンシンセサイザ33を制御するが、その制御方法は第
1の実施例と同じである。
In the sonic levitation device of the second embodiment, the ball screw 51 to which the reflecting plate 31e is fixed is provided, and the ball screw 51 and the reflecting plate 31e are moved in the vertical direction by rotating them manually. In addition, the control device 5
3 controls the function synthesizer 33 according to the current value detected by the current sensor 35, and the control method is the same as that of the first embodiment.

【0030】第2の実施例では、反射板31eの上下方
向の手動調整を、浮遊する物体の保持状態を見て行った
り、また、共振周波数から計算して求めた位置に反射板
31eの位置を測定して移動する等の方法で行う。
In the second embodiment, the manual adjustment of the reflection plate 31e in the vertical direction is performed by observing the holding state of a floating object, and the position of the reflection plate 31e is adjusted to the position calculated by the resonance frequency. Is measured and moved.

【0031】さらに、短時間しか使用せず超音波振動子
の共振周波数のずれが問題にならない場合等に、定在波
音場が形成されていることを簡単に検知できる第2の実
施例を説明する。
Further, a second embodiment will be described in which it is possible to easily detect that a standing wave sound field is formed when the resonance frequency shift of the ultrasonic transducer does not matter for a short time. To do.

【0032】図6は、第3の実施例の音波浮遊装置のブ
ロック図である。本装置の構成部分の内、図3に示した
第1の実施例の音波浮遊装置と同一の構成部分には図3
と同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 6 is a block diagram of a sound wave levitation device according to the third embodiment. Of the constituent parts of this device, the same constituent parts as those of the sound wave levitation device of the first embodiment shown in FIG.
The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0033】第3の実施例の音波浮遊装置では、ファン
クションシンセサイザ61は、予め所定の値に設定され
た周波数の正弦波電圧信号を発生する正弦波発振器であ
る。すなわち、ファンクションシンセサイザ61は、超
音波振動子31bの初期の共振周波数と同じ周波数の正
弦波電圧信号を発生する。また、制御装置62は、電流
センサ35の検出電流値に応じ、距離可変装置32を制
御するが、その制御方法は第1の実施例と同じである。
In the sound wave levitation device according to the third embodiment, the function synthesizer 61 is a sine wave oscillator which generates a sine wave voltage signal having a frequency preset to a predetermined value. That is, the function synthesizer 61 generates a sine wave voltage signal having the same frequency as the initial resonance frequency of the ultrasonic transducer 31b. Further, the control device 62 controls the distance varying device 32 according to the detected current value of the current sensor 35, and the control method is the same as that of the first embodiment.

【0034】これにより、短時間しか使用せず超音波振
動子の共振周波数がずれない場合には、簡単な構成であ
る第3の実施例の音波浮遊装置により、定在波音場が形
成されていることが正確に検知できる。
As a result, when the ultrasonic transducer is used for only a short time and the resonance frequency of the ultrasonic transducer does not shift, a standing wave sound field is formed by the acoustic wave levitation device of the third embodiment having a simple structure. Can be accurately detected.

【0035】なお、本発明の音波浮遊装置は、微小重力
の宇宙空間で使用することを想定しているが、浮遊保持
されるべき物体の大きさや音波の伝播媒体によっては、
地上においても使用可能な装置である。
Although the sound wave levitation device of the present invention is supposed to be used in the space of microgravity, depending on the size of the object to be suspended and the propagation medium of the sound wave,
It is a device that can be used on the ground.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では共振制
御手段が、電流値検出手段の検出電流値に応じて正弦波
発振手段の発振周波数を制御するので、超音波振動子の
共振周波数がずれても、その共振周波数に追従した適切
な印加電圧が超音波振動子に供給され、超音波振動子は
十分な共振状態を維持できる。
As described above, according to the present invention, the resonance control means controls the oscillation frequency of the sine wave oscillating means in accordance with the detected current value of the current value detecting means. Even if there is a deviation, an appropriate applied voltage that follows the resonance frequency is supplied to the ultrasonic vibrator, and the ultrasonic vibrator can maintain a sufficient resonance state.

【0037】また、定在波制御手段が、電流値検出手段
で検出された電流値に基づいて距離可変手段を駆動し
て、振動板と反射板との間に定在波音場を形成するよう
にする。これにより、振動板と反射板との間に定在波が
発生していることを正確に検出できる。
Further, the standing wave control means drives the distance varying means based on the current value detected by the current value detecting means to form a standing wave sound field between the diaphragm and the reflector. To This makes it possible to accurately detect that a standing wave is generated between the diaphragm and the reflector.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】超音波振動子に印加される電圧の周波数と超音
波振動子に流れる電流量との関係の一例を示すグラフで
ある。
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the frequency of the voltage applied to the ultrasonic vibrator and the amount of current flowing in the ultrasonic vibrator.

【図3】第1の実施例の音波浮遊装置のブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a sound wave levitation device according to a first embodiment.

【図4】超音波振動子の経時変化の一例を表したグラフ
である。
FIG. 4 is a graph showing an example of changes with time of an ultrasonic transducer.

【図5】第2の実施例の音波浮遊装置のブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram of a sound wave levitation device according to a second embodiment.

【図6】第3の実施例の音波浮遊装置のブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram of a sound wave levitation device according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超音波振動子 2 正弦波発振手段 3 電流値検出手段 4 共振制御手段 5 距離可変手段 6 定在波制御手段 1 ultrasonic transducer 2 sine wave oscillating means 3 current value detecting means 4 resonance control means 5 distance varying means 6 standing wave control means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動板と反射板との間に定在波音場を形
成して物体を定在波の節位置に保持する音波浮遊装置に
おいて、 前記振動板を固有の共振周波数で振動させる超音波振動
子(1)と、 前記超音波振動子(1)に所定周波数の正弦波の電圧信
号を供給する正弦波発振手段(2)と、 前記正弦波発振手段(2)からの電圧信号によって前記
超音波振動子(1)に流れる電流の電流値を検出する電
流値検出手段(3)と、 前記電流値検出手段(3)で検出された電流値の変動に
応じて前記正弦波発振手段(2)の発振周波数を制御し
て、前記超音波振動子(1)に供給される電圧信号の所
定周波数を前記超音波振動子(1)の共振周波数と一致
させるようにする共振制御手段(4)と、 を有することを特徴とする音波浮遊装置。
1. A sonic levitation device for forming an acoustic field of a standing wave between a diaphragm and a reflector to hold an object at a node position of a standing wave, the ultrasonic wave vibrating the diaphragm at a natural resonance frequency. A sonic wave oscillator (1), a sine wave oscillating means (2) for supplying a sine wave voltage signal of a predetermined frequency to the ultrasonic wave oscillator (1), and a voltage signal from the sine wave oscillating means (2) Current value detecting means (3) for detecting the current value of the current flowing through the ultrasonic transducer (1), and the sine wave oscillating means according to the fluctuation of the current value detected by the current value detecting means (3). Resonance control means for controlling the oscillation frequency of (2) so that the predetermined frequency of the voltage signal supplied to the ultrasonic transducer (1) matches the resonance frequency of the ultrasonic transducer (1) ( 4) and a sonic levitation device comprising:
【請求項2】 さらに、 前記振動板と前記反射板との
間の距離を可変する距離可変手段(5)と、前記電流値
検出手段(3)で検出された電流値に基づいて前記距離
可変手段(5)を駆動して、前記振動板と前記反射板と
の間に定在波音場を形成するようにする定在波制御手段
(6)とを有することを特徴とする請求項1記載の音波
浮遊装置。
2. The distance varying means (5) for varying the distance between the vibrating plate and the reflecting plate, and the distance varying means based on the current value detected by the current value detecting means (3). A standing wave control means (6) for driving the means (5) to form a standing wave sound field between the diaphragm and the reflector. Sonic levitation device.
【請求項3】 振動板と反射板との間に定在波音場を形
成して物体を定在波の節位置に保持する音波浮遊装置に
おいて、 前記振動板を振動させる超音波振動子(1)と、 前記超音波振動子(1)に正弦波の電圧信号を供給する
正弦波発振手段(2)と、 前記正弦波発振手段(2)からの電圧信号によって前記
超音波振動子(1)に流れる電流の電流値を検出する電
流値検出手段(3)と、 前記振動板と前記反射板との間の距離を可変する距離可
変手段(5)と、 前記電流値検出手段(3)で検出された電流値に基づい
て前記距離可変手段(5)を駆動して、前記振動板と前
記反射板との間に定在波音場を形成するようにする定在
波制御手段(6)と、 を有することを特徴とする音波浮遊装置。
3. A sound wave levitation device for forming a standing wave sound field between a diaphragm and a reflector to hold an object at a node position of a standing wave, the ultrasonic vibrator (1) vibrating the diaphragm. ), A sine wave oscillating means (2) for supplying a sine wave voltage signal to the ultrasonic transducer (1), and the ultrasonic transducer (1) according to the voltage signal from the sine wave oscillating means (2). Current value detecting means (3) for detecting the current value of the current flowing through the device, distance varying means (5) for varying the distance between the diaphragm and the reflector, and the current value detecting means (3). A standing wave control means (6) for driving the distance varying means (5) based on the detected current value to form a standing wave sound field between the diaphragm and the reflector. And a sound wave levitation device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07187388A (en) * 1993-12-24 1995-07-25 Kaijo Corp Object levitating device and object carrying device having same device and object levitating method
JPWO2009096347A1 (en) * 2008-01-31 2011-05-26 三菱電機株式会社 Ultrasonic generator and equipment equipped with the same
WO2016202326A1 (en) * 2015-06-14 2016-12-22 Charles Rizk Sonotrode apparatus and device for acoustic levitation, and control device and method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07187388A (en) * 1993-12-24 1995-07-25 Kaijo Corp Object levitating device and object carrying device having same device and object levitating method
JPWO2009096347A1 (en) * 2008-01-31 2011-05-26 三菱電機株式会社 Ultrasonic generator and equipment equipped with the same
WO2016202326A1 (en) * 2015-06-14 2016-12-22 Charles Rizk Sonotrode apparatus and device for acoustic levitation, and control device and method
JP2018518910A (en) * 2015-06-14 2018-07-12 リツク、チャールズRIZK, Charles Sonotrode device for acoustic levitation, equipment, control device and control method
US10850309B2 (en) 2015-06-14 2020-12-01 Charles Rizk Sonotrode apparatus and device for acoustic levitation, and control device and method

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