Page 139 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 舒霞云等： 菲涅尔透镜聚焦声泳打印装置设计及实验研究 1249

kPa kPa kPa
1.0
0.6 0.8 1.0
0.6
0.4
0.4 0.5
0.2 0.2
0 0 0
16.0 mm -0.2
-0.2 16.5 mm -0.4 17.0 mm
-0.4 -0.6 -0.5
-0.6 -0.8 -1.0
-1.0
(a) 16.0 mm (b) 16.5 mm (c) 17.0 mm
kPa kPa
1.5 1.5
1.0 1.0
0.5 0.5
0 0
17.5 mm -0.5 18.0 mm -0.5
-1.0 -1.0
-1.5 -1.5
(d) 17.5 mm (e) 18.0 mm
图 9 透镜与基底间距对声场分布的影响
Fig. 9 Influence of distance between lens and substrate on acoustic field distribution

1000 1.4.4 菲涅尔透镜厚度对声场的影响

900 根据上述仿真结果，L 设定为 17 mm。取 U 为
800 V，分析表1中H 参数对声场的影响。声场分布
ܦԍϙ/Pa 700 情况如图 11 所示，图 12 为透镜厚度与聚焦区域的
800
最大声压的变化曲线。
仿真结果表明，透镜的衍射效果与透镜厚度呈
600
正相关，随着透镜厚度的增加，透镜下方聚焦区域
500 声压值逐渐增大，但增大至一定值时增幅开始减小。
15 16 17 18 19
ᤩ᪫ˁ۳अᫎᡰ/mm 高雅增 [25] 也曾指出，菲涅尔波带片在结构上厚度
越大，衍射效率与分辨率越高。当透镜厚度为2 mm
图 10 透镜与基底间距对声场压力的影响
时，声场中开始出现轮廓分明的正、负声压区。考虑
Fig. 10 Effect of lens-substrate distance on sound
field pressure 到整体尺寸不宜过大，选用厚度为5 mm的透镜。

kPa kPa kPa
1.5
0.6 0.6
0.4 0.4 1.0
0.2 0.2 0.5
0 0 0
-0.2 -0.2 -0.5
-0.4 -0.4 -1.0
-0.6 -0.6
-1.5
(a) 1 mm (b) 2 mm (c) 3 mm
kPa kPa
2.5
2.0 2.0
1.5
1.0 1.0
0.5
0 0
-0.5
-1.0 -1.0
-1.5
-2.0 -2.0
-2.5
(d) 4 mm (e) 5 mm
图 11 透镜厚度对声场分布的影响
Fig. 11 Influence of lens thickness on acoustic field distribution