和光涡旋的类比,声涡旋是一种具有连续螺旋相位的声波,其沿轴传播中心处声强为零,具有相位奇异性,这种特性可用于物体的校准与定位。螺旋的声波携带轨道角动量,传递到物体上可施加力矩作用于物体形成转动。由于声束的无损穿透性,相比于光涡旋,声涡旋可以操控物体内部微粒,在无创生物医学领域有较好应用前景。本文采用相位编码方法,基于点声源模型对涡旋声场的线性相位分布进行了理论研究和实验验证。重点研究了涡旋声场的相位分布,并提出了利用环形相位分布的斜率来判定涡旋场相位线性度和有效范围的方法,研究表明增加的声源数,降低声源信号频率,缩小检测半径以及提高检测高度均可提高环形相位分布的线性度。研究建立了十六声源声涡旋实验系统,用FPGA输出具有相位差的方波信号,经过低通滤波模块生成正弦波,由功率放大器后驱动扬声器生成涡旋声场。在计算机LabVIEW程序控制下,用微型麦克风对涡旋声场的声压和相位分布进行了测量,其结果和数值模拟结果一致,证明了涡旋声场相位操控的可行性以及在粒子操控领域的应用潜力。本文为进一步研究高频声涡旋的角动量传输所产生的转动力矩来控制微小物体的运动提供了基础,在声波定位,仪器校准和纳米粒子操控等领域均具有广阔的应用前景。