超声驻波悬浮是一种非接触、无容器处理的重要手段。与其他非接触式处理方式相比,超声驻波悬浮技术具备无加热效应、悬浮稳定性好等明显优势,在机械制造、生化痕量分析、液滴动力学等领域具有广阔的发展前景。因此,进行超声驻波悬浮与定向运输方法研究具有极大的理论意义和实用价值。本文针对悬浮运输机理不完善、空间运输较复杂等挑战,对驻波悬浮和定向运输过程及其主要影响因素进行了较为系统、深入的研究。论文主要研究工作如下:超声驻波悬浮试验和机理分析。为实现聚苯乙烯小球在空气中的稳定悬浮,对驻波声场的形成原理及声场参数进行描述。基于COMSOL Multiphysics平台建立悬浮参数化模型,对声场结构参数进行优化,并基于优化参数搭建试验装置进行试验研究,对悬浮声场进行仿真分析。研究发现:调整辐射端与反射面之间的距离为半波长的整数倍时,声场出现声压峰值;声压幅值随反射面尺寸增大出现先增大后减小的趋势。谐振腔长度为35mm时实现了八层小球的稳定悬浮。同一节点上放置多个小球,在弹性回复力的作用下小球会出现聚集悬浮的现象。超声驻波悬浮横向运输试验和机理分析。为实现聚苯乙烯小球在驻波声场中的横向长距离运输,推导了小球在叠加声场运输的推进力,利用小球在水平方向上的加速度ax表征横向运输平稳性。利用幅值调制和相位调制的控制方法实现了小球横向单程、往复以及多层运输。结果表明:两种控制方法都具有很好的可重复性和位移对称性,但相位调制控制的小球运输平稳性更好。基于1×4换能器阵列实现小球横向运输51.8mm,验证了相位调制实现横向长距离运输的可行性。超声驻波悬浮纵向运输试验和机理分析。为实现聚苯乙烯小球在驻波声场中的纵向长距离运输,利用频率调制和相位调制的控制方法对纵向运输过程进行探究。基于对置式声场推导形成驻波声场的条件,搭建试验装置探究相位偏差对纵向运输距离及平稳性的影响。利用COMSOL对相位调制实现纵向运输的动态声场进行仿真。研究表明:调整相位偏差为π2的整数倍,可以实现小球纵向长距离的平稳运输;设置相位偏差为π,实现纵向运输距离16.652mm。超声驻波悬浮空间运输试验和机理分析。论文阐述了超声驻波悬浮空间运输基本原理,搭建基于平行对置式的线性换能器阵列进行试验,利用COMSOL对实现空间运输的动态声场进行仿真。结果表明:通过合理布置换能器阵列,对各阵元进行适当的相位调制信号激励,可实现小球的三维空间运输。