我校学子又双叒叕获一等奖！

声音看不见、摸不着，某些声音甚至无法听到。一提起超声波，很多同学首先想到的便是这些特点。然而，经过不断思考实验，我校航空工程学院2018级电子信息工程本科3班刘晓飞、2017级电子信息工程本科2班王传敏以及机场学院2018级交通运输本科2班姜月三人组建的团队，运用声波控制悬浮物将超声波“化形”，不但让超声波得以被“看”见，还可以实现声速测量、超声波悬浮平台和声悬浮传送三路功能。这个改自于传统声速测量装置的作品“超声波声速测量及悬浮传送装置”，体积小，便于携带，可用于大学物理理论课超声悬浮的课堂演示，也可用于实验课程的声速测量，极大地丰富了课堂实验的应用教学内容。近日，这个作品在山东省第十二届大学生科技节物理科技创新大赛上斩获一等奖。

携手创新 迎接挑战

通电、接线、功率放大、输出波形……一个被提前放置好带着游标卡尺和点阵外观探头的装置在刘晓飞等人的操作下竟然凭空让不少细小物件悬浮起来，顿时惹来不少人的瞩目。前不久，山东省第十二届大学生物理科技创新大赛拉开帷幕，和以往比赛全程在线下进行不同的是，本次大赛采用了线上答辩与线下评审相结合的方式。比赛分为自我介绍、利用PPT进行项目介绍、作品演示、线上答辩等环节。虽然比赛团队只需对着电脑摄像头完成，可依然颇有些剑拔弩张的意味。“超声波声速测量及悬浮传送装置”刚一上线展示，就引起了评委的极大兴趣。“超声波悬浮传送的效果是怎么样实现的？”面对评委提问，刘晓飞不急不慢地回答道：这种超声悬浮是由驻波的声压节点造成的，通过改变超声波驻波的振幅与相位来改变驻波的波腹和节点，同时便可以自由地上下移动小物体。也正是基于这一点，这项技术可以实现让液体在空中运动而不接触任何其他物体，使很多药品和新型材料的制造成为可能，也可以广泛应用于医药制剂提纯、纳米组件和生物样品悬浮等领域。另外，物体如果可以悬浮在空中并能根据需要进行运动的话，很多研究工作会变得容易很多。凭借着这些优势，“超声波声速测量及悬浮传送装置”斩获一等奖。

赛场上的精彩表现离不开良好的心理素质和背后的点滴付出。直到比赛开始的前一刻，刘晓飞三人都还在对“超声波声速测量及悬浮传送装置”做着最后调试。对此，他们解释道：“超声波驻点的位置很小，位置有一点不精确、电源或电压不稳定都会影响悬浮的效果。”线上比赛对网速要求比较高，比赛当天恰好是教师资格证考试的日子，学校里很多地方都开启了信号屏蔽器，导致网络信号差，本来进入比赛页面就很难了，没想到祸不单行，刚开始进入会议平台答辩的队伍比较多，让一度进不去会议界面的网络系统出现了更多的卡顿和延迟。这让队员们无比心慌，难道就这样功亏一篑？这时，刘晓飞首先镇静下来，安抚队友道：“肯定不止我们是这样的情况，我们不能慌，来，我们换个位置再战！”三人换了地点，耐心刷新着页面，并不厌其烦地对作品的线路接触、信号接收等方面进行了仔细筛查，经过重新演示，再三确认没有问题才作罢。在等待演示和答辩的过程中，三人丝毫不敢懈怠，直到顺利进入会议页面，才舒了一口气，并互相击掌，相视一笑，开始迎接最后的挑战。介绍、演示、答辩按照流程有条不紊地进行着，比赛得以顺利完成。

埋首理论 躬身实践

“超声波声速测量及悬浮传送装置”在比赛中展示的时间虽然十分短暂，但是在赛场的背后，凝聚着指导老师以及团队三人无法尽数的心血。没有人能够随便成功，用“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”这句诗来笑容他们的备赛过程再合适不过了。作为改进后适用范围更广的装置，“超声波声速测量及悬浮传送装置”弥补了当前实验室所使用的声速测量仪及悬浮器价格昂贵、体积重量大、不易携带，不利于大学物理理论课超声悬浮的课堂演示的不足。“目前，市场上没有简易的声速测量仪及悬浮装置，我们设计的这款作品不仅体积小易携带，还可以用于电子制造业中的很多细小零部件的控制和传送，以及声学课堂上的声速测量或物理实验课悬浮、传送的随堂演示，有利于激发学生对物理及其实验的学习兴趣，帮助学生理解超声波、驻波、波腹、声场、声速测量等物理概念和原理。”然而，要想达到其中提到的悬浮传送这一效果，就要解决实现一个面内多个点的稳定悬浮、实现无接触传送、精准控制细小零件运动等一系列问题，这对他们来说无疑是一个不小的挑战。经过不断推理那些枯燥复杂的物理公式，分析相关实验文献中各式各样的数据，协调彼此不同的想法，寻求老师的指导和帮助……三人终于解决了理论上的难点。可是确定理论可行后，他们在实际操作时，发现实验总是无法显现出理论应该呈现出的物理现象。“因为超声波看不见摸不着，也无法被人耳所听见，而且驻点的位置很小，位置有一点不精确或者是电源与电压有一点不稳定都会影响最终悬浮的效果。”为了达到最佳效果，他们废寝忘食地实验探讨，最终发现只有设计电压稳定电路，为装置提供稳定的电压才能解决问题。经过反复实践探索，三人最终闯过了这一棘手的难关。

实验成功的背后，是一个个深谙“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”之理的身影。备赛时，三人常常就相关问题在图书馆和网络上搜集资料，在实验室讨论到晚上十点，“虽然这个装置耗费了我们不少精力，但我们都觉得很值得。我真的很喜欢大家在一起交流、一起探讨出可行的解决方案。”姜月深有感触地说道。

明确目标 坚持到底

根据比赛规则，此次比赛采用线上与线下结合的方式，比赛作品及相关文件会被汇总到分会场经评委再三斟酌评选出获奖作品。受疫情影响，大赛组织方不要求参赛选手前往分会场进行现场展示。线上答辩结束后，就是等待评委最终评审的日子。刘晓飞等人在学校里耐心等待着比赛结果。当荣获一等奖的消息传来时，刘晓飞他们在欣喜之余又暗暗地松了口气。再次回到奋战多日的实验室，看着熟悉的实验设备，虽然那段备赛的日子仍历历在目，但三人紧张了许久的心终于放松了下来。“超声波声速测量及悬浮传送装置”这个作品灵感的产生是偶然的。有一次，刘晓飞与同门师哥师姐们一起讨论声波问题，脑海里突然萌生了改进传统声波装置的想法。他想：“为什么不能通过游标卡尺准确地移动超声波探头的位置，从而定性定量地分析物体的运动呢？”他立刻记下了这一想法并与师姐王传敏和同学姜月分享。随后他们积极寻找参考资料，其中《驻波声悬浮中对悬浮小物件的操控研究》一文中的观点让刘晓飞的想法得到了有力支持。经过反复验证、改进，“超声波声速测量及悬浮传送装置”得以成功问世。

对于比赛结果，团队成员们感叹长达半年的准备算是有了回报。坚持，才有了“声波声速测量及悬浮传送装置”在赛场上的精彩亮相。没有白费的努力，更没有碰巧的成功。从有想法到变成现实有很长的一段路要走，期间会遇到许多困难与挑战，但是只要坚持到底就能收获成功。在最终决定设计“超声波声速测量及悬浮传送装置”这个作品之前，刘晓飞三人曾经打算设计一个测量透明液体折射率的作品。但是经过尝试后，他们觉得现有的设备不足以完成这个项目，就忍痛放弃了。没想到，竟然在这次大赛里看到了一个被命名为“迈克尔逊干涉法测量透明液体折射率”的实验设计作品。这让三人深觉人外有人、天外有天的同时，也让他们深受触动：“我们缺乏的从来不是想法，而是持续的行动。”尽管与液体折射率的创新想法插肩而过，但是三人在更换作品主题后，顶住了新项目的压力，从未想过要放弃。明确目标，坚持到底就是他们参加这次比赛的最大收获。“虽然荣获一等奖有些意外，但是能得到这份荣誉证明我们没有虚度大学时光，这也算是对我们大学学习的一种认可。”“参加这次比赛本来是为了开阔眼界，在与省内很多高校的学生同台竞技时，我也看到了自己的很多不足。”“虽然我们的作品算是有些竞争力的，但是还有更多优秀的作品。”收获成功喜悦之后，他们并未停下前进的脚步。“优秀的人太多了，现在我们只是普通的大学生，大学能带给我们的已经不能让我们满足了，所以我们都决定要考研，相信研究生的学习会让我们站得更高，看到更远的风景。”谈到未来的打算，他们如是说。通过这次比赛让他们看到了自己与他人之间的差距，也找到了今后努力的方向。

“成绩毕竟只能代表过去，努力才能创造未来，在今后的日子中，我们会更加踏踏实实地学习。”相信未来他们将会和创新擦出更绚烂的火花，为国家发展贡献才智。

文字：王哲 杜喜盈

编辑：新媒体中心

审核：林立华