复杂声场的构建在声学检测、功率超声、水声等各领域都有重要的利用价值。目前比较成熟的复杂超声场的构建方法多利用超声相控阵技术,通过对线阵列或者平面相控阵激励信号的相位调控来构建出复杂的的声场,这样的技术复杂、成本较高,操作困难。本文通过改变单轴式超声悬浮系统的反射和发射端的几何形状,利用时域有限差分法(Finite difference time domainmethod)研究特定空间的声场排布规律,构建复杂声场。利用单轴式超声悬浮装置,通过理论研究、有限元仿真分析分别构建了环形声场和镊子型的复杂声场,优化了超声相控阵构建复杂声场的方式,简化了操作步骤,并得到了其声场的排布规律和决定声辐射力大小的原因。论文还设计了相应的实验装置,实验结果表明,本文提出优化途径不仅可以提高系统悬浮的稳定性和还可以简化声场构建的复杂性。理论研究和实验结果表明:(1)本文提出的通过改变单轴式超声悬浮系统的发射面和反射面形状,可以构建出比较复杂的声场形式,产生镊子形声场,并简化超声相控阵的仪器复杂性。(2)在谐振腔中形成的环状声场的基础上,着眼于改变该装置的谐振腔上下表面几何参数,形成了环状的声辐射力和环形声夹持力,提高了该系统抵抗外界扰动的能力,进行仿真和实验验证;(3)研究该凸面装置的谐振腔的特点,采用在时域范围内进行有限元分割这种算法计算该谐振腔内的声场和声辐射力,并用comsol软件计算对不同几何形状的谐振腔内的声悬浮力,从而得到决定谐振腔内最大声悬浮力的因子;(4)研究产生环状的夹持力的条件:就该装置的半径及不变的谐振腔而言,当谐振腔内的凹凸的尺寸之和等于波长的二分之一时,就可以产生相对稳恒的夹持力;(5)根据半个波阵子的频率方程理论上设计了满足本研究需要的换能器;制作完成了试验所需要的悬浮装置,利用所有实验器材做了验证性的实验,实验结果表明该超声悬浮装置能够产生环状的夹持力,因而提高了该系统的抗干扰能力;