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超声波近场悬浮现象是一种基于高能量密度的超声波,将物体悬浮在超声波发射端面上方一定距离的悬浮现象。超声近场悬浮有很多优点,如：承载能力强、悬浮稳定性好、对环境要求不高等,在一些要求非接触的应用场景中有很多潜在应用。在超声近场悬浮过程中,当悬浮物体偏离平衡位置时,会产生一种能够使悬浮物体回复到平衡位置的力,即回复力。由于回复力的存在,会使得悬浮物以平衡位置为中心不断进行振动。回复力一般都非常小,通常只有几毫牛(mN),通过一般的测量手段难以准确测量。针对超声近场悬浮中回复力的测量问题,本文以图像识别技术及牛顿第二定律为基础,通过测量悬浮物体的质量和最大加速度来计算其所受的最大回复力。具体试验方法如下：为实现对悬浮物体的自动识别,本文在测量中于悬浮物体表面贴附了一种由同心圆构成的标识点。测量时先用影像采集设备对悬浮物的振动过程进行影像采集,之后通过MATLAB对影像的每一帧图像进行分析。由于标识点具有特殊性,本文针对标识点的特征,抽象出6个判断识别准则,通过这些识别准则一一对图像进行过滤、判断,最终能够将标识点从图像中识别、提取出来。此外,为提高运算效率,本文还提出一种基于区域生长的识别算法,该算法直接针对图像中的标识点进行重点检测,简化了识别过程,提高了运行效率,在一些情况下,能够发挥出巨大作用。针对识别出的圆形标识点,本论文采用多种方法对其进行了亚像素定位,并从中选择了一种综合定位精度最高的方法作为最终采用的定位方法。为对测量系统进行合理的分析与评价,本文针对几个对测量精度影响较高的因素,进行了大量的仿真试验,并对仿真结果进行了统计分析,从中得出了测量数据的统计规律。根据统计规律,对测量系统的系统误差进行了分析与补偿。试验中,本文对所测悬浮物的位置数据进行了分析和拟合,随后求取了拟合曲线的二阶导数,二阶导数的最大值即为所求的悬浮物最大加速度。为验证测量数据的精度、提高测量可信度,本文针对整个测量过程中的所有中间步骤,综合分析了误差的产生和传递,最后得出本文所述的测量方案在置信度为95%的条件下,对悬浮物所受回复力的测量精度约为±0.25mN。本论文完成了整个测量过程中所有的程序设计与编写,只需将采集到的悬浮物运动影像导入程序,程序就能够自动进行分析运算,最后给出悬浮物所受的回复力大小,减少了不必要的人工操作,大大提高了数据测量与分析的自动化程度。