声控无阀压电喷流泵

提出了一种声控无阀压电喷流泵,利用声控电路控制压电泵开启、关闭并控制其喷流状态,实现了无需信号发生器而直接驱动压电泵工作.阐述了声控电路没计结构和工作机理,设计并加工了声控振荡电路和声控开关电路板,并与无阀压电喷流泵匹配进行了系统调试.实验结果表明:压电泵喷流状态随外界声音频率、振幅变化而变化,声音频率越高、振幅越大,压电泵喷流高度增高,出水量增大;当声音频率与压电泵基频产生共振时,压电泵达到最佳喷流效果.     

压电薄膜喷流泵研究

将压电流体驱动技术和仿生技术、喷流推进技术结合,提出了一种新型的压电喷水推进装置,并对该装置的核心部件—压电喷流泵进行了研究。详细分析和介绍了泵的结构及工作原理,设计制作了实验用样机,并进行了性能测试。实验测试表明,该泵工作性能稳定,喷流量大,在正弦信号激励下,电压为190 V,工作频率为140 Hz时,最大喷流量可达到714 ml/min。     

刚柔结构仿尾鳍压电双晶片无阀泵的实验研究

利用结构的摆动振动驱动流体单向流动,和传统的利用结构的不对称性形成泵功能的无阀流体驱动原理相比,具有更易于微小型化、效率高、流动脉动小、无回流等优势,而仿尾鳍振子端部的柔性尾鳍结构是高效泵水的关键部件。首先,通过无流量的压差测量法测得了柔性尾长在2~18mm范围内压差峰值随频率的变化关系;其次,利用激光多普勒测振仪测得了摆动振子在水中的振动模态,与压差实验结果进行了对比分析,确定了压差峰值与振子振型的对应关系;最后,通过对振子的分解,讨论了柔性尾鳍与振子主体部分的耦合关系,解释了最佳工作振型在振子主体部分二阶弯振附近波动的现象。结果表明:摆动振子工作在近似无限水域中,前3阶弯振均可测得压差;柔性尾长为4mm和6mm时,压差达到最大值55mm;不同柔性尾长的摆动振子取得最大压差时的工作频率,在无柔性尾鳍振子的二阶弯振模态频率附近波动。     

微型无阀泵流动特征仿真与试验研究

介绍了微型无阀泵的结构及基本原理,应用 CFD（Computational fluid dynamics）技术对典型驱动频率下的流场流态进行了动态仿真。在不同结构参数、控制频率、振动幅值及驱动膜刚度等多种条件下,对无阀泵性能进行了试验研究。讨论了结构参数、驱动条件等因素对无阀泵流动特性的影响,分析了无阀泵管道周期、振动频率、驱动膜刚度等因素与流动参数之间的关系,在此基础上提出了微型无阀泵设计与控制的改进方案。     

微型无阀泵的数值仿真与参数设计

介绍了无阀型微泵的特点及其工作原理，针对无阀微型泵收缩/扩散口的流动特征进行了数值分析，得出了流量，压力的分布特征和关系曲线，分析了收/扩散口的几何参数对泵的输出性能的影响，采用CFD（Computational Fluid Dynamics)技术对泵内流体进行了有限元仿真，并将仿真与计算结果进行限分析比较。     

新型压电无阀微泵效率分析及试验研究

提出了一种用于无阀压电微泵的新型效率模型,根据传统扩张/收缩管型结构设计出侧面带有环形面积新型锯齿型带锥度和无锥度两种微流道.用CFD软件对传统扩张/收缩型微流道及新型锯齿型微流道进行了三维流动模拟,绘制出几种微流道特性曲线,并用新型效率模型计算了三种微流道在两种限制条件(最大流量零压力头和最大压力头零流量)下的稳态效率,并进行了分析比较,结果表明由于结构改变,锯齿型微流道最大流量和压力损失实现了预期的变化,并且带锥度锯齿型微流道微泵稳态效率均大于标准扩张/收缩型微流道及无锥度锯齿型微流道微泵.最后制作出含有标准扩张/收缩及带锥度锯齿型微流道结构微泵,并对其进行试验,结果证明由于环形面积和锥度存在,带锥度锯齿形微流道微泵性能明显优于传统扩张/收缩型微泵.     

往复式压电微型泵的研究进展

介绍往复式压电微泵20多年的发展概况。给出了往复式压电微泵的各种不同结构、主要性能参数、工作原理、材料和加工技术，为压电微泵的设计和加工提供参考，也提出目前存在的问题、研究的方向度应用前景。     

NiTi/Si薄膜驱动微型无阀泵的系统研究

介绍了形状记忆合金 /硅 (Ni Ti/Si)复合膜驱动的微型无阀泵的结构及工作原理 ,采用 Matlab对微泵的压力 P和流量 Q进行了计算和仿真 ,并将仿真结果与实验结果进行了对比。通过分析驱动膜的驱动频率与泵的几何结构对微泵性能的影响 ,得到微泵的优化方案。     

基于MEMS的压电微泵建模与优化

以压电驱动的无阀微泵为研究对象,根据扩张管/收缩管的压力损失系数和连续方程,建立了无阀微泵的理论模型。利用有限元分析软件,建立了无阀微泵有限元模型,进行了耦合场仿真分析。模拟并分析了不同边界条件下驱动电压、电压频率、泵膜厚度、压电薄膜厚度和压电材料对无阀微泵输出特性的影响。仿真结果显示,无阀微泵具有很好的整流特性,并且驱动电压越大,输出特性越好。在局部固定边界条件下,当压电薄膜上施加电场强度为500 V/mm的驱动电压时,存在最优的压电薄膜厚度,使得微泵的输出流量最大。研究结果为无阀微泵的优化设计提供了依据。     

微型压电泵系统的设计研究

提出了一种整机采用迭片式结构,单向阀采用悬臂梁式薄片阀的新结构微型压电泵,设计、制作了实验用样机泵,设计了正弦信号发生器电路,将产生的正弦信号经过电压放大和功率放大后,作为该泵的电源驱动,通过对该泵的工作性能进行较为系统的实验测试和研究,提出了利用多腔体串联结构提高压电泵性能的优化设计方案。实验测试表明,该泵工作性能稳定(样机尺寸:Φ15 mm×1.8 mm;50 V正弦信号输入,80 Hz条件下,最大输出压力22 kPa,流量达到3.6 ml/min)。该泵的设计方法及所用制作工艺可用于研发大量生产的实用微型泵。     

压电微小泵的参数优化

利用ADINA软件的分析结果,对压电微泵关键参数进行了分析,针对不同的应用要求,提出了比较具体的设计建议。     

一种压电式精密输液微泵的试验研究

提出了一种用于精密输液的压电驱动式微型泵,该泵在结构、原理上均有别于传统泵.在实验室中设计、制作了实验样机,同时为取得控制流体精密输送的方法与规律,自行设计、制作了专用电源.通过系统的实验测试和研究进一步验证:压电驱动式微泵性能稳定、能够实现流体的精密输送、且适于微小型化,可为研发具有实用意义的精密输液微泵提供有益借鉴.     

微型压电泵中腔高对气泡滞留的影响规律

气泡滞留会严重地损害微型压电泵的输出性能,因此减少气泡滞留将有效地提高压电泵系统的稳定性和可靠性。泵腔作为气泡滞留的主要区域,同时是决定输出性能的重要元素,所以改变腔高将对气泡滞留产生重要的影响。本文从气泡压力降和输出压力两个方面建立数学模型,以此分析腔高对气泡滞留的影响规律,最后通过气泡滞留实验进行验证。实验结果表明,腔高为0.15mm时,压电泵具有优良的输出性能和排气泡能力,在进入120个0.02mL气泡后,压电泵仍具有稳定的输出压力(8.1kPa)和输出流量(4.2mL/min);腔高为0.05mm和0.20mm时,压电泵在进入一个气泡后即丧失了工作能力,排气泡能力差,而腔高为0mm和0.10mm时,压电泵分别进入47和70个气泡后丧失了工作能力。实验表明选取合理的腔高可以有效地减少气泡的滞留。     

基于嵌入式ARM的音乐喷泉控制系统

为实现基于嵌入式ARM的音乐喷泉控制系统,采用三星公司以S3C2440微处理器为核心的架构,以Linux操作系统为平台,完成了音乐喷泉控制系统的软、硬件设计,并通过对音乐信号的预处理提取声音中的音量和音调,利用嵌入式系统有效地控制了音乐喷泉的喷水高度、灯光和水型变换。实验结果表明,该系统能实现全程实时音控,能自行识别乐曲旋律、节奏、乐感和音频强弱度,并有效地解决了传统音乐喷泉由于受到音乐特征的限制只能演奏几首曲目的问题。     

无源压电振动发电机接口电路的改进

为了克服压电振动发电机接口电路中负载匹配及电路损耗问题,提出了一种改进的无源同步电荷提取电路.利用无源峰值检测开关电路及单端反激变换电路,使压电振动发动机中压电元件两端电压适时反向,从而输出与负载大小无关的恒定功率.使用Multisim进行电路仿真,仿真结果表明该无源同步电荷提取电路输出功率为1.83 mW,且不存在最...     

Passive acoustic radiation control for a vibrating panel with piezoelectric shunt damping circuit using particle swarm optimization algorithm

This paper presents a new acoustic radiation optimization method for a vibrating panel-like structure with a passive piezoelectric shunt damping system in order to minimize well-radiating modes generated from the panel. The optimization method is based on an idea of using the p-version finite element method(p-version FEM), the boundary element method(BEM), and the particle swarm optimization algorithm(PSOA). Optimum embossment design for the vibrating panel using the PSOA is first investigated in order to minimize noise radiation over a frequency range of interest. The optimum embossment design works as a kind of stiffener so that well-radiating natural modes are shifted up with some degrees. The optimized panel, however, may still require additional damping for attenuating the peak acoustic amplitudes. A passive shunt damping system is thus employed to additionally damp the well-radiating modes from the optimized panel. To numerically evaluate the acoustic multiple-mode damping capability by a shunt damping system, the integrated p-version FEM/BEM for the panel with the shunt damping system is modeled and developed by MATLAB. Using the PSOA, the optimization technique for the optimal multiple-mode shunt damper is investigated in order to achieve the optimum damping performance for the well-radiating modes simultaneously. Also, the acoustic damping performance of the shunt damping circuit in the acoustic environment is demonstrated numerically and experimentally with respect to the realistically sized panel. The simulated result shows a good agreement with that of the experimental result. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Yeon June Kang Jin-Young Jeon received his Ph.D. degree in Mechanical and Aerospace Engineering from Tokyo Institute of Technology in 2005. Dr. Jeon is currently a senior engineer at Digital Printing Division, Digital Media & Communications Business at Samsung Elec-tronics Co., Ltd., Korea. His research interests are the areas of structural-acoustic optimization, sound quality, motion quality, and vibration control.     

一种新型压电陶瓷微驱动电路的设计

本文介绍了压电陶瓷微位移控制电路的基本原理殛特点，并对直流放大式电路进行了详细的分析和实验研究，指出存在的缺点和不足，在此基础上提出了一种新型的压电陶瓷微位移控制电路。     

叠堆式压电陶瓷驱动器的复合控制

提出了逆Bouc-Wen前馈控制与反馈控制相结合的复合控制算法,用于改善压电陶瓷驱动器对目标轨迹的跟踪性能。建立了压电陶瓷驱动器的Bouc-Wen迟滞动力学模型,并用粒子群算法(PSO)对该模型的参数进行识别。基于Bouc-Wen迟滞模型,提出了逆Bouc-Wen前馈补偿控制。最后,为消除迟滞模型的不确定性,引入比例积分(PI)反馈控制,并与前馈补偿控制构成复合控制算法。建立了基于dSPACE实时系统的压电陶瓷驱动实验平台,迟滞实验结果表明:压电陶瓷的迟滞误差量几乎为0,线性度高达96.5%;目标轨迹跟踪实验结果表明:复合控制算法的最大跟踪误差为0.180 5μm,均方根(RMS-Root mean square)跟踪误差为0.055 4μm,跟踪精度达到了10-8 m。相比于开环控制、前馈控制及PI反馈控制,提出的复合控制算法能够基本消除压电陶瓷的迟滞非线性,同时具有很好的轨迹跟踪性能。