操控技术始终在各个学科领域内扮演着重要的角色。在生物细胞、化学制药、电子装配以及人体医疗等领域内,逐渐浮现出对于非接触式操控的需求。超声作为一种廉价、无损的能量载体也在非接触式操控领域中得到广泛应用。声操控相对于其它的非接触式操控方式有着操控灵活、能够穿透人体以及对被操控物体没有特殊要求的优势。传统的声操控通常都使用驻波操控。驻波操控虽然操控能量大,但却有着操控力方向单一,且需要声学元件包围被控目标的缺点。本文对单面平面超声阵列展开研究,建立平面超声阵列在空间中产生全息声阱的计算模型,通过仿真计算分析声阱的力学和形态特性。针对微颗粒在声阱中的受力,建立合适的控制模型,实现微颗粒在平面中的轨迹操控。为了分析超声换能器阵列形成的声场,本文从声音的传播方程开始,推导出超声阵列在空间中目标点产生声压的计算模型,从声能量聚焦的角度切入,仿真分析超声阵列中探头相位对于阵列上方形成声场的影响。利用仿真对两种典型的全息声阱进行力学及形态的分析,以双阱作为微颗粒轨迹操控的声阱模型。分析控制相位对双阱位置、角度的影响,建立起了利用双阱进行微颗粒操控时的相位计算方法。对双阱的微颗粒声操控模型进行分析研究,将其抽象为弹簧振子的控制模型,并通过仿真分析双阱的操控性能。针对于操控中的超调量过大的问题,提出利用滑模控制器来提高声操控的操控性能,控制器的反馈由视觉子模块来提供。对使用的相机进行了参数标定和正畸,并利用手眼标定的方法建立了像素坐标和操控平面坐标的转换关系。目标检测部分使用基于阈值分割的目标检测方法作为检测算法。实验部分搭建了以FPGA为核心的硬件实验电路,主要包括FPGA核心板、驱动电路和超声阵列板三个部分。软件部分主要编写了FPGA的相位接收模块和方波输出模块、PC机的相位计算模块和相位发送模块。在实验平台上进行了声阱的形状测量、轨迹移动和自转实验以及微颗粒的稳定悬浮、轨迹移动实验。实验结果验证了构建的相位计算方法的正确性及声阱捕获微颗粒的可行性。