基于步进电机微阀的液滴微流控系统研究

发布时间：2021-10-01 05:58

　　液滴微流控技术在生物医学、化工等领域有着广泛的应用,目前液滴生成装置大都基于常规尺寸的控制元件,如气动比例阀、注射泵等,扩大了液滴微流控系统的体积,缩小了其应用范围。为此,本文提出了基于步进电机微阀的液滴微流控系统,使用微阀代替常规阀组,具有微型的特点,且易于与微流控其他元件集成,可用于生成稳定尺寸的液滴。本文提出的步进电机微阀的液滴微流控系统方案,通过控制液体的驱动压力实现液滴尺寸的调节功能。建立了液滴微流控系统的动态数学模型,对步进电机微阀的阀芯位移方程、微阀阀口流量方程及阀膜的受力平衡方程进行推导;对T型微流道中液滴的静/动态尺寸变化进行推导,利用液阻模型分析T型微流道中压力流量关系并得到压力驱动下液滴尺寸公式。利用Matlab/Simulink、有限元软件Fluent和Comsol等对系统重要元件步进电机微阀的静、动态特性和压力控制系统的开环特性进行仿真分析:获得步进电机微阀阀芯的运动特性和微阀的静态流量特性。本文提出了系统等效流阻模型,运用线性化理论得到系统的传递函数,并比较分析了单阀与双阀控制的区别;分析了微阀流道尺寸、压力容腔体积等参数对系统压力开环特性的影响。同时分析了... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

常见液滴生成结构示意图

电湿润驱动生成液滴[8]

a)挤压状态 b)滴落状态 c)喷射状态图 1-3 T 型流道生成液滴的三种形态stecki 等[11]人提出挤压流型下的尺寸预测模型： L的常数），这表示液滴尺寸随着Ca 增大而减小，

【参考文献】：
期刊论文
[1]微流体系统中微阀的研究现状[J]. 肖丽君,陈翔,汪鹏,李以贵,陈迪.  微纳电子技术. 2009(02)

博士论文
[1]PDMS气压驱动微阀及其在气动微混合芯片中的应用研究[D]. 刘旭玲.哈尔滨工业大学 2017
[2]提高液滴尺寸精度的电容检测闭环微流控系统研究[D]. 曾文.哈尔滨工业大学 2016
[3]气动机械手空间运动轨迹控制研究[D]. 毛新涛.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]基于液滴微流控的乳液自动生成与监测装置[D]. 尚贤丹.东南大学 2016
[2]基于Keil的永磁减速步进电机控制系统的设计及实现[D]. 石斐.苏州大学 2015
[3]液滴图像处理和体积控制的研究[D]. 周晓波.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2010



本文编号：3417280