基于微流控系统压电微泵驱动方法的研究
微泵作为微流控系统的动力元件，是衡量微电子机械系统和微流体控制系统发展水平的重要标志。特别是在生物工程和医学临床精确给药治疗的应用推动了微流控系统的发展。如手术过程麻醉的精确给药、糖尿病治疗过程中通过胰岛素泵皮下植入的定时给药、消化道内胶囊靶向治疗给药以及医疗集成微系统组合给药等其核心元件都是微泵系统。此外，在生物、化学分析领域以及一些特殊工业生产及新型产品的中，微泵作为驱动核心起着至关重要的作用。 压电泵是微小型流体泵研究的一个主要领域，其具有体积小、能量密度高、流量分辨率高及便于数字化控制等方面的优点。其泵出流量由微泵结构、压电振子特性以及驱动系统驱动信号的形式决定。在机械结构及材料特性确定的条件下，压电振子的驱动信号形式决定着微泵输出微流量的可靠性和稳定性。本论文针对压电微泵驱动机理，对驱动控制系统进行系统研究，以其提高压电微泵输出性能的可靠性和稳定性。具体工作如下: (1)在分析研究压电微泵驱动机理的基础上，确定压电微泵输出流量的机理模型。并且通过ANSYS对压电振子振动模态进行模拟分析，确定影响压电振子挠度变化的驱动信号频率范围。 (2)研究分析不同驱动信号在动态条件下对压电振子振动挠度和变化频率的影响，研究同一电压、频率下，三角波、方波及正弦波驱动与微泵输出流量之间映射机理。并通过搭建实验平台进行不同驱动信号的流量测试实验，对机理模型进行修正。 (3)基于一定流量的压电微泵，在前二部分理论及实验研究的基础上，设计电压及频率可调的压电微泵驱动控制系统。进行对驱动系统硬件、软件设计。完成组装及调试。 (4)对驱动控制系统进行了模拟分析和实验检验，通过分析比较进行算法的修正，达到设计要求的控制效果和精确性。
压电微泵;压电振子;驱动信号;控制系统
北京化工大学
硕士
机械工程
许红
2018
中文
TH32
95
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）