超声波悬浮实验最低电压多少？驱动方波应该正负半周都有还是只有正半周？

超声波悬浮实验中,需要达到一定的功率密度才能产生足够的辐射压力使物体悬浮起来。功率密度与超声波的振幅、频率和介质的声致密度相关。所以实验中至少需要达到的最低电压要根据振荡电路的特点和超声换能器的参数来确定。

一般来说,对于常用的40kHz超声换能器,要达到使小物体(如吹球)稳定悬浮,最低的峰峰电压在30-50V之间。如果使用方波驱动,则正负半周都需要有电压,因为超声波产生的辐射压力是交变的,方波的正半周产生的压力会推物体上升,负半周的压力会拉物体下降,只有两半周压力都足够大时,悬浮效果才会稳定。

如果只在正半周或负半周有较大的电压,另外半周电压很小,那么虽然一半周内物体会上升或下降,但在另外半周由于压力不足,物体还是会跌落,不能稳定悬浮。因此,方波驱动超声悬浮,正负两半周的电压都需要足够大,使对应的正负压力都可以克服重力使物体悬浮。

另外,实验中还需要控制超声波的频率和方波的 duty cycle 比例,因为这两个参数也会影响超声辐射场的强度和空间分布,从而影响悬浮效果。总之,超声波悬浮实验成功的关键在于产生足够强度的超声辐射压力场,这需要确保 все相关参数如电压、频率、duty cycle 等都在适宜的范围。