壓電微泵是微流控系統(tǒng)的重要組成部分,決定著微流控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,它是隨著各種材料、結構的不斷創(chuàng)新發(fā)展而產(chǎn)生出來的性能優(yōu)良的微型泵,其具有結構設計簡單、體積微小、易于攜帶、輸送性能良好、能夠精確控制等諸多優(yōu)勢。其中壓電振子、閥體、泵體的材料及結構組成會對壓電微泵的輸出性能起著極其重要的影響。本文針對微泵結構的最優(yōu)化展開研究,主要有以下幾個方面:1)研究推導出了壓電振子在振動時的撓度方程、泵腔體積變化方程以及輸送性能方程,并通過仿真驗證了理論的準確性,并選擇了對壓電振子的基板材料、直徑比、厚度進行了結構優(yōu)化。2)設計了懸臂梁型閥體、輪式型閥體、傘形型閥體三種閥體結構,推導出了其在振動過程中的撓度方程及微泵的流量方程,并利用ANSYS仿真軟件對閥體進行了結構優(yōu)化。結合優(yōu)化好后的壓電振子及閥體設計出了單腔及雙腔壓電型微泵,推導出了微泵的理論輸送流量方程,并通過實驗優(yōu)化了閥體厚度及直徑、泵體的泵腔高度、進出口直徑、閥孔直徑、凸臺高度等結構參數(shù),研制出了結構優(yōu)化好后的壓電型微泵。3)經(jīng)過對單腔及雙腔壓電型微泵的實驗研究,在對結構已優(yōu)化好后的微泵施加了 50V正弦電壓情況下,單腔型壓電微泵輸送... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１微栗的主要類型??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??［＞５］［６］［＞９］

?他于１９７８年提出此研究理論，其設計的單腔有閥壓電微栗能實現(xiàn)泵送流體的功能，??其結構如圖１－３所示。作為最早期的壓電微泵，己經(jīng)具備了壓電振子、單向截止閥、??泵腔、泵體這些關鍵要素，能夠實現(xiàn)振子的上凸和下凹，完成對流體的輸送。??入口?出口??單向??？＇／／?／／ｙ??振子?泵體??圖１－３樽崎哲二提出的壓電微泵??Ｆｉｇ．?１－３?Ｎａｋａｚａｋｉ?Ｔｅｔｓｕｏ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??美國學家Ｖａｎ?ＬｉｎｔｅｌＰｌ于１９８７年發(fā)表了一篇關于用硅加工技術制成的壓電微泵，??他首先提出了利用硅加工技術來制作壓電微泵，這種泵在電壓為１００Ｖ，頻率為１Ｈｚ??的帶動下流量為Ｓｉ＾ｍｉｒｆ１，輸出壓力ｌＯｋＰａ，其結構如圖１－４所示。??壓電致動器?玻璃隔膜??ｍ?＼?／?ｍ??入口硅晶片玻璃晶片ｉ出口??圖１－４基于硅加工技術的壓電微泵??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏ－ｐｕｍｐｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??瑞典學家８〖６１１１１１１６｜３（＞］在１９９３年發(fā)表了一篇關于一種依靠錐形管來推動液體單方??向移動的無閥型壓電微泵，他首先提出了無閥型的壓電微泵，微泵在驅動部件的帶動??下，使液體從進出口同時流入流出，由于液體在流過錐形管時產(chǎn)生了壓力損失的差異，??相當于錐形管起到了單向閥的作用，從而控制液體的單向流動，其結構如圖１－５所示，??這種栗的最大流量為〗６ｍｌ／ｍｉｎ

?他于１９７８年提出此研究理論，其設計的單腔有閥壓電微栗能實現(xiàn)泵送流體的功能，??其結構如圖１－３所示。作為最早期的壓電微泵，己經(jīng)具備了壓電振子、單向截止閥、??泵腔、泵體這些關鍵要素，能夠實現(xiàn)振子的上凸和下凹，完成對流體的輸送。??入口?出口??單向??？＇／／?／／ｙ??振子?泵體??圖１－３樽崎哲二提出的壓電微泵??Ｆｉｇ．?１－３?Ｎａｋａｚａｋｉ?Ｔｅｔｓｕｏ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ??美國學家Ｖａｎ?ＬｉｎｔｅｌＰｌ于１９８７年發(fā)表了一篇關于用硅加工技術制成的壓電微泵，??他首先提出了利用硅加工技術來制作壓電微泵，這種泵在電壓為１００Ｖ，頻率為１Ｈｚ??的帶動下流量為Ｓｉ＾ｍｉｒｆ１，輸出壓力ｌＯｋＰａ，其結構如圖１－４所示。??壓電致動器?玻璃隔膜??ｍ?＼?／?ｍ??入口硅晶片玻璃晶片ｉ出口??圖１－４基于硅加工技術的壓電微泵??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｉｃｒｏ－ｐｕｍｐｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??瑞典學家８〖６１１１１１１６｜３（＞］在１９９３年發(fā)表了一篇關于一種依靠錐形管來推動液體單方??向移動的無閥型壓電微泵，他首先提出了無閥型的壓電微泵，微泵在驅動部件的帶動??下，使液體從進出口同時流入流出，由于液體在流過錐形管時產(chǎn)生了壓力損失的差異，??相當于錐形管起到了單向閥的作用，從而控制液體的單向流動，其結構如圖１－５所示，??這種栗的最大流量為〗６ｍｌ／ｍｉｎ


本文編號：3368068