基于微流控系统压电微泵最优化结构的研究
发布时间：2021-08-28 07:16
压电微泵是微流控系统的重要组成部分,决定着微流控系统的稳定性和可靠性,它是随着各种材料、结构的不断创新发展而产生出来的性能优良的微型泵,其具有结构设计简单、体积微小、易于携带、输送性能良好、能够精确控制等诸多优势。其中压电振子、阀体、泵体的材料及结构组成会对压电微泵的输出性能起着极其重要的影响。本文针对微泵结构的最优化展开研究,主要有以下几个方面:1)研究推导出了压电振子在振动时的挠度方程、泵腔体积变化方程以及输送性能方程,并通过仿真验证了理论的准确性,并选择了对压电振子的基板材料、直径比、厚度进行了结构优化。2)设计了悬臂梁型阀体、轮式型阀体、伞形型阀体三种阀体结构,推导出了其在振动过程中的挠度方程及微泵的流量方程,并利用ANSYS仿真软件对阀体进行了结构优化。结合优化好后的压电振子及阀体设计出了单腔及双腔压电型微泵,推导出了微泵的理论输送流量方程,并通过实验优化了阀体厚度及直径、泵体的泵腔高度、进出口直径、阀孔直径、凸台高度等结构参数,研制出了结构优化好后的压电型微泵。3)经过对单腔及双腔压电型微泵的实验研究,在对结构已优化好后的微泵施加了 50V正弦电压情况下,单腔型压电微泵输送...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１微栗的主要类型??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??［＞５］［６］［＞９］
?他于１９７８年提出此研究理论，其设计的单腔有阀压电微栗能实现泵送流体的功能，??其结构如图１－３所示。作为最早期的压电微泵，己经具备了压电振子、单向截止阀、??泵腔、泵体这些关键要素，能够实现振子的上凸和下凹，完成对流体的输送。??入口?出口??单向??？＇／／?／／ｙ??振子?泵体??图１－３樽崎哲二提出的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－３?Ｎａｋａｚａｋｉ?Ｔｅｔｓｕｏ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??美国学家Ｖａｎ?ＬｉｎｔｅｌＰｌ于１９８７年发表了一篇关于用硅加工技术制成的压电微泵，??他首先提出了利用硅加工技术来制作压电微泵，这种泵在电压为１００Ｖ，频率为１Ｈｚ??的带动下流量为Ｓｉ＾ｍｉｒｆ１，输出压力ｌＯｋＰａ，其结构如图１－４所示。??压电致动器?玻璃隔膜??ｍ?＼?／?ｍ??入口硅晶片玻璃晶片ｉ出口??图１－４基于硅加工技术的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏ－ｐｕｍｐｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??瑞典学家８〖６１１１１１１６｜３（＞］在１９９３年发表了一篇关于一种依靠锥形管来推动液体单方??向移动的无阀型压电微泵，他首先提出了无阀型的压电微泵，微泵在驱动部件的带动??下，使液体从进出口同时流入流出，由于液体在流过锥形管时产生了压力损失的差异，??相当于锥形管起到了单向阀的作用，从而控制液体的单向流动，其结构如图１－５所示，??这种栗的最大流量为〗６ｍｌ／ｍｉｎ
?他于１９７８年提出此研究理论，其设计的单腔有阀压电微栗能实现泵送流体的功能，??其结构如图１－３所示。作为最早期的压电微泵，己经具备了压电振子、单向截止阀、??泵腔、泵体这些关键要素，能够实现振子的上凸和下凹，完成对流体的输送。??入口?出口??单向??？＇／／?／／ｙ??振子?泵体??图１－３樽崎哲二提出的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－３?Ｎａｋａｚａｋｉ?Ｔｅｔｓｕｏ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??美国学家Ｖａｎ?ＬｉｎｔｅｌＰｌ于１９８７年发表了一篇关于用硅加工技术制成的压电微泵，??他首先提出了利用硅加工技术来制作压电微泵，这种泵在电压为１００Ｖ，频率为１Ｈｚ??的带动下流量为Ｓｉ＾ｍｉｒｆ１，输出压力ｌＯｋＰａ，其结构如图１－４所示。??压电致动器?玻璃隔膜??ｍ?＼?／?ｍ??入口硅晶片玻璃晶片ｉ出口??图１－４基于硅加工技术的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏ－ｐｕｍｐｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??瑞典学家８〖６１１１１１１６｜３（＞］在１９９３年发表了一篇关于一种依靠锥形管来推动液体单方??向移动的无阀型压电微泵，他首先提出了无阀型的压电微泵，微泵在驱动部件的带动??下，使液体从进出口同时流入流出，由于液体在流过锥形管时产生了压力损失的差异，??相当于锥形管起到了单向阀的作用，从而控制液体的单向流动，其结构如图１－５所示，??这种栗的最大流量为〗６ｍｌ／ｍｉｎ
本文编号：3368068
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１微栗的主要类型??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??［＞５］［６］［＞９］
?他于１９７８年提出此研究理论，其设计的单腔有阀压电微栗能实现泵送流体的功能，??其结构如图１－３所示。作为最早期的压电微泵，己经具备了压电振子、单向截止阀、??泵腔、泵体这些关键要素，能够实现振子的上凸和下凹，完成对流体的输送。??入口?出口??单向??？＇／／?／／ｙ??振子?泵体??图１－３樽崎哲二提出的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－３?Ｎａｋａｚａｋｉ?Ｔｅｔｓｕｏ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??美国学家Ｖａｎ?ＬｉｎｔｅｌＰｌ于１９８７年发表了一篇关于用硅加工技术制成的压电微泵，??他首先提出了利用硅加工技术来制作压电微泵，这种泵在电压为１００Ｖ，频率为１Ｈｚ??的带动下流量为Ｓｉ＾ｍｉｒｆ１，输出压力ｌＯｋＰａ，其结构如图１－４所示。??压电致动器?玻璃隔膜??ｍ?＼?／?ｍ??入口硅晶片玻璃晶片ｉ出口??图１－４基于硅加工技术的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏ－ｐｕｍｐｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??瑞典学家８〖６１１１１１１６｜３（＞］在１９９３年发表了一篇关于一种依靠锥形管来推动液体单方??向移动的无阀型压电微泵，他首先提出了无阀型的压电微泵，微泵在驱动部件的带动??下，使液体从进出口同时流入流出，由于液体在流过锥形管时产生了压力损失的差异，??相当于锥形管起到了单向阀的作用，从而控制液体的单向流动，其结构如图１－５所示，??这种栗的最大流量为〗６ｍｌ／ｍｉｎ
?他于１９７８年提出此研究理论，其设计的单腔有阀压电微栗能实现泵送流体的功能，??其结构如图１－３所示。作为最早期的压电微泵，己经具备了压电振子、单向截止阀、??泵腔、泵体这些关键要素，能够实现振子的上凸和下凹，完成对流体的输送。??入口?出口??单向??？＇／／?／／ｙ??振子?泵体??图１－３樽崎哲二提出的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－３?Ｎａｋａｚａｋｉ?Ｔｅｔｓｕｏ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??美国学家Ｖａｎ?ＬｉｎｔｅｌＰｌ于１９８７年发表了一篇关于用硅加工技术制成的压电微泵，??他首先提出了利用硅加工技术来制作压电微泵，这种泵在电压为１００Ｖ，频率为１Ｈｚ??的带动下流量为Ｓｉ＾ｍｉｒｆ１，输出压力ｌＯｋＰａ，其结构如图１－４所示。??压电致动器?玻璃隔膜??ｍ?＼?／?ｍ??入口硅晶片玻璃晶片ｉ出口??图１－４基于硅加工技术的压电微泵??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏ－ｐｕｍｐｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??瑞典学家８〖６１１１１１１６｜３（＞］在１９９３年发表了一篇关于一种依靠锥形管来推动液体单方??向移动的无阀型压电微泵，他首先提出了无阀型的压电微泵，微泵在驱动部件的带动??下，使液体从进出口同时流入流出，由于液体在流过锥形管时产生了压力损失的差异，??相当于锥形管起到了单向阀的作用，从而控制液体的单向流动，其结构如图１－５所示，??这种栗的最大流量为〗６ｍｌ／ｍｉｎ
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