压电微泵的特性测试与分析

本文对压电驱动微泵的工作特性进行了系统测试，利用高压方波信号源产生频率和电压可调的信号来驱动微泵，采用高精度电子秤测量固定时间(10s)内微泵输送液体的质量大小，并对工作特性进行相关分析，总结了压电微泵的输送流量随液体黏度、驱动电压和驱动频率之间的关系。结果表明，在相同的驱动条件下，液体黏度越大，压电微泵输送的流量越小，在固定的驱动电压下，当驱动频率为泵膜的谐振频率时压电微泵输送的流量最大，高于或低于驱动频率时输送的流量越来越小，在固定的驱动频率下(谐振频率)，压电微泵输送的流量随驱动电压的升高而增加。研究结果为压电微泵的优化设计和实际应用提供了依据。     

压电微流量阀驱动电源的研究

研究了一种低纹波输出的压电陶瓷驱动电源,实现对压电驱动微流量阀的输出微流量的控制.利用单片机控制数字频率合成芯片来产生各种函数信号,研究了高低压稳压电路、小信号放大处理及功率放大电路,控制信号经滤波、放大及稳压等处理后,函数信号形成高压输出,驱动压电陶瓷,对微流量阀阀芯位移进行驱动,从而实现对微流量阀输出微流量的精密控制.通过对该电源输出特性的试验研究,结果表明,该电源具有良好的输入输出线性特性及低纹波特性,其线性度拟合相对误差仅为84 mV,高压输出纹波电压低于10 mV,这对提高微流量阀输出微流量的控制精度具有重要意义.     

双层泵腔压电无阀微泵结构设计与优化

面向植入式微泵在生物医疗领域的应用需求,为了提高低电压及微型化条件下微泵的输出流量,该文设计了一种双层泵腔压电无阀植入式微泵。基于压电振子的压电耦合仿真以及微泵的电-固-液三相耦合仿真,验证了双层泵腔微泵设计的有效性,并优化了结构及驱动参数。通过实验验证了耦合仿真结果的正确性,并测试了微泵的流量范围。结果表明,微泵最优设计参数：扩散角为30°,颈宽为300 μm,上层泵腔高度为100 μm。微泵的净流量随电压的增大而增大,且适用于低频驱动。实验结果表明,双层泵腔压电无阀微泵的输出流量是传统压电无阀微泵的5．38倍。     

无阀压电微泵的动态特性研究

微泵作为微流控系统中的核心控制元件已成为MEMS研究的热点，现主要研究了无阀式压电微泵的工作原理及其动态工作特性。实验表明，无阀压电微泵的流速随频率呈抛物线关系变化，最佳工作频率为1250Hz。在频率固定时，微泵流速随驱动电压的升高而增加。泵膜的厚度对于微泵的性能影响很大，相同条件下，较薄的泵膜具有更高的流速，且泵膜越薄，其性能对于频率的变化越敏感。电压为50V时，微泵最大流量可达1．695μL/min。总体看来，无阀压电微泵结构简单，驱动电压较低，性能稳定可靠。     

PZT压电薄膜无阀微泵的制备工艺及实验研究

介绍了一种基于PZT薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件,采用收缩管/扩张管结构,压电圆型致动片和PDMS泵膜的组合可产生较大的泵腔体积改变。在对微泵制备工艺研究的基础上,对其性能进行了实验研究,结果表明:电压和频率对流速均有显著影响。在7.5 V1、80 Hz的正弦电压驱动下,该压电微泵的最大输出流速为2.05μL/min。该文制作的微泵具有流量稳定,驱动电压较低,性能稳定可靠和易控制等优点,可满足微流体系统的使用要求。     

压电式射流激励器工作特性的实验研究

实验设计了压电式合成射流激励器及压电振子振幅测量系统和合成射流速度测量系统.此射流激励器为换能装置,产生的合成射流速度与电参数如驱动频率、信号波形、驱动电压等因素有关.只有驱动频率在一定范围内时才会产生射流速度,且存在着最佳的驱动频率;方波与正弦波、三角波相比可产生更大的射流速度;合适的射流口尺寸也可提高射流速度.     

纳米级步距压电电动机的精密驱动电源

介绍了一种基于尺蠖运动原理的纳米级步距压电电动机,提出了一种新型的压电陶瓷驱动电源,并给出了详细的电路原理图。对压电陶瓷进行的动态驱动实验表明,在输入三角波、方波、正弦波等动态信号时,该驱动电源可以很好地跟随输入波形的变化,实现了输入电压为0~5 V时,输出电压在0~200 V内连续可调,具有40 mV的高分辨率和较为理想的静特性。纹波电压小于±10 mV,电源在100 kHz范围内具有良好的频响特性。     

基于PDMS的压电驱动式系列微型泵

为进一步拓展压电微泵的应用领域,以利于更好地将其集成于微流控芯片中,该文对以固态聚二甲基硅氧烷(PDMS)为泵体材料的压电微泵开展相关实验研究。通过合理设计压电振子的支承方式、阀片结构以及采用两腔串、并联结构等措施以提高压电微泵的工作性能。分别以PDMS和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为泵体材料设计制作了单腔微泵、双腔串、并联微泵,并对其工作性能进行对比性实验测试。实验证明,构造具有较好工作性能的PDMS压电微泵具有可行性,在电压90 V,频率80 Hz的情况下,PDMS双腔串联泵的输出流量达到21mL/min,输出压力达到10kPa。但与PMMA为泵体材料的压电微泵相比,PDMS压电微泵在流量、压力方面仍有近30%的差距。     

收缩管型压电微滴喷射理论分析与实验研究

为了得到驱动电压波形对收缩管型压电微滴喷射性能的影响规律,基于Bogy等提出的压力波传递理论,分析了收缩管型压电微滴喷射头喷腔中的压力传导过程。构建了压电微滴喷射系统的实验平台,以质量分数为58%的甘油和水混合液为实验中的喷射对象,对微滴喷射过程中驱动电压的脉冲宽度、幅值和频率对微滴喷射性能的影响进行了研究。研究结果表明,随着驱动电压脉冲宽度的增大,所形成的液滴速度和直径呈先增大后减小,微滴喷射过程存在最佳电压脉冲保持时间;随着驱动电压脉冲幅值的增大,所形成的液滴速度和直径均增大;随着操作频率的增大,在一定范围内,液滴速度和直径几乎不受影响,但频率过大时,喷射会发生混乱。     

压电双晶片驱动的压电微泵的研究

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,利用双面湿法腐蚀形成被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。对压电双晶片的理论变形量和压电微泵的泵腔变化量、泵腔压缩比进行了理论分析,并对其输出流量进行了测试。在100 V、20 Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为317μL/min。结果显示该压电微泵的制作工艺简单,具有良好的流体驱动性能。     

基于压电换能器的液滴驱动模型研究

基于智能车辆视觉传感器表面除水的需求,该文提出了一种利用压电换能器激励兰姆波以驱动液滴运动的装置,并建立了压电振子和弹性体平板的二维有限元模型。首先运用 COMSOL Multiphysics仿真软件对自由边界条件下的压电振子进行频率分析,得到前4阶特征模态,第2阶模态具有最大的结构相对位移,其特征频率为谐振频率;然后对压电振子所激励的兰姆波在平板中的传播特性进行了分析。结果表明,兰姆波在板中出现明显的频散特性,并通过改变压电振子间隔激励 A₀ 模态占主导的兰姆波,以提高液滴驱动效果。通过实验验证了兰姆波驱动液滴模型的可行性。     

基于STM32F207VG的多功能生理信号产生测量仪

为了克服医学电子仪器往往不能同时产生和测量生理信号的缺陷,提出一种多功能生理信号产生及测量仪。该仪器以STM32F207VG微处理器为核心器件,软件用c语言编写,采用Keil C进行编译。不仅能够产生相位可控的正弦、方波、三角波等常用信号和心电、心音和脉搏波等常规生理信号以及临床上常见的异常生理信号,而且还能够同时测量多达8道的生理信号。本仪器可广泛应用于科研、教学、测试和仪器维修等。     

双足压电振子驱动模式的比较研究

为比较驻波直线超声电机双驱动足同时驱动与交替驱动的两种工作模式,该文提出了一种多足驱动的超声电机振子。该振子双侧共有4个驱动足,其中一侧的2个驱动足实施同时驱动模式,另一侧的2个驱动足实施交替驱动模式,便于比较及分析两种模式之间的性能差异。通过有限元仿真确定了压电振子的结构尺寸、弯曲工作模态及固有频率,制作振子并开展了振子的振动特性和输出性能及其比较的实验研究。实验结果表明,在激励电压峰峰值100 V、谐振频率26.30 kHz的条件下,交替驱动时空载速度和最大输出力比同时驱动提高了14%和40%。在交替驱动模式下,避免了因多个驱动足互相干扰动子而导致压电振子输出功率降低的问题,输出速度和输出力得以提高,与同时驱动模式相比,交替驱动模式有利于改善输出性能。     

双弯曲驻波压电振子的振动及其相位关系研究

对驻波驱动型双弯曲压电振子基板与凸起之间的振动及其相位关系进行了解析推导 ,从理论上说明了双弯曲压电振子在单一信号激励下能够生成椭圆运动并形成驱动能力。为这种振子的进一步开发应用奠定了理论基础     

基于分时驱动方法压电堆响应速度的研究

为提高压电驱动器响应速度,提出了一种超快速分时驱动方法。它通过考虑压电堆内部应力波传播对响应速度的影响,对各压电层进行分时驱动以提高其整体响应速度。通过COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对所提出的模型进行了仿真分析,并通过实验结果得到了验证。相比于传统的同时驱动,分时驱动下压电驱动器的整体响应速度提高为原来的1.92倍;另外,分时驱动可以实现对各压电层产生应力的线性叠加,在不改变驱动器响应速度的前提下获得更大的输出位移。     

基于Verilog HDL的信号发生器的设计

旨在研究设计一种可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等四种波形,且输出波形的幅值、频率可调的信号发生器.在Altera公司的QuartusⅡ工具软件环境下,应用Verilog HDL语言完成了系统的设计,建立的程序工程下载至FPGA器件后,系统实验测试结果达到了预想效果.采用Verilog HDL语言编程来完成整个设计...     

压电器件阻抗测试系统的研制

基于压电器件的等效电路模型,利用导纳圆理论图测量压电器件阻抗特性参数及过零检测相位差测量原理,构建了一套完整的压电器件性能参数阻抗测试系统。通过单片机控制信号产生幅值固定、频率可变的正弦信号,经功率放大后驱动压电器件产生超声高频振动,并采集压电器件两端的电压、电流及相位差信号,通过串口传给上位机。上位机采用基于Labview人机交互界面,实现压电器件阻抗特性参数计算和图形显示。实验结果表明,本测试系统能测量压电器件各主要相关参数,并动态显示阻抗特性曲线,可用于压电器件的参数测试与性能评估。     

压电器件阻抗测试系统的研制

基于压电器件的等效电路模型,利用导纳圆理论图测量压电器件阻抗特性参数及过零检测相位差测量原理,构建了一套完整的压电器件性能参数阻抗测试系统。通过单片机控制信号产生幅值固定、频率可变的正弦信号,经功率放大后驱动压电器件产生超声高频振动,并采集压电器件两端的电压、电流及相位差信号,通过串口传给上位机。上位机采用基于Labview人机交互界面,实现压电器件阻抗特性参数计算和图形显示。实验结果表明,本测试系统能测量压电器件各主要相关参数,并动态显示阻抗特性曲线,可用于压电器件的参数测试与性能评估。     

模拟信号在SOA中的交叉相位调制特性研究

为了研究模拟光信号在半导体光放大器中的交叉相位调制特性,以正弦波和三角波两种模拟光信号为例,采用数值计算的方法,详细分析了交叉相位调制过程中模拟信号的增益、非线性相移差和啁啾。结果表明,当信号光和控制光之间采用帧同步方式时,信号光脉冲各点的增益及增益差出现波动,非线性相移差将围绕理想值π出现不同程度的偏离;采用比特同步方式可使信号光脉冲各点非线性相移差均衡,此时所需的控制光脉冲和信号光脉冲波形类似。