三叉四通管无阀压电泵的设计与试验

为了提高Y形管无阀压电泵的流量,基于三叉树的结构特征提出了一种三叉四通管无阀压电泵。模拟分析了三叉四通管的速度流线图,对比了该流管与Y形管的阻力特性,制作了2种流管的泵样机,进行了流量和压力差试验。研究结果表明：流体在三叉四通管中正、反向流动时均没有产生明显的旋涡,三叉四通管无阀压电泵的效率比Y形管无阀压电泵提高了22.69%。在220 V驱动电压下,三叉四通管无阀压电泵的最大流量为7.41 g/min,比Y形管无阀压电泵提升了21.47%;三叉四通管无阀压电泵的最大压力差为421 Pa,比Y形管无阀压电泵高出了79.17%。     

Y型双入-双出水流道无阀压电泵研究

 针对Y 型单入-单出水流道无阀压电泵的输送流量较小, 设计了一种Y 型双入-双出水流道无阀压电泵结构。根据压电振子的结构尺寸、坐标及力学模型, 对压电振子中心振幅与理论容积变化量进行分析。对Y 型双入-双出水流道无阀压电泵流量进行理论计算。对两种压电泵进行流阻和流量的对比实验。结果表明:Y 型双入-双出水流道无阀压电泵效率及流量均大于Y 型单入-单出水流道无阀压电泵, 实验结果与理论分析基本一致。     

无阀压电泵驱动的集成式微混合器

设计了一种无阀压电泵驱动的集成式微混合器,其中无阀压电泵采用三棱柱阻变高度流道式结构。利用等效电路模型研究了无阀泵的流动特性,并应用Fluent软件对无阀泵及Y型微流道进行了系统仿真分析,确定了无阀泵和Y型微流道的结构参数,并优选出了系统控制参数。在实验室内制作了微混合器样机,并进行了脉动和混合效果实验,结果表明:当入口流量为0.7 mL/min、脉动频率为100Hz时,流道内脉动效果明显,由此验证了该微混合器具备良好的工作性能。此项研究可为无阀压电泵在微流控领域的应用提供借鉴。     

单振子双腔体压电泵的输出性能实验

以单振子双腔体压电泵的输出压力和输出流量为测试参数，通过实验不仅对单振子双腔体与单振子单腔体压电泵的输出性能进行了对比分析，而且对压电泵结构及参数对输出性能的影响也进行了分析．实验结果表明：在提高驱动电压的前提下，双腔体压电泵的输出流量为单腔体压电泵输出流量的1．82倍，并且输出压力随驱动电压的增高而增高，缓冲腔、进水口以及止回阀等结构对压电泵的输出性能具有不同程度的影响，此结果为优化压电泵的结构设计提供了依据．     

三腔蠕动式主动阀压电泵设计与实验研究

针对无阀压电泵截止性能和工作输出压力的不足,设计了一种新型三腔蠕动式主动阀压电泵,分析了蠕动式压电泵的工作原理,对蠕动式压电泵的结构进行了研究,建立了压电泵的核心部件——阀的结构模型.采用ANSYS软件对阀的结构参数进行了优化,得到了阀结构优化参数,并制作了压电泵实验样机,对压电泵的流量、背压进行了实验测试.实验结果表明:该主动阀压电泵输出水的最大流量为220mL/min,最大正向背压为15.8kPa,且泵气能力远大于泵水能力,最大泵气量为5142mL/min.该压电泵在医疗器械、液体冷却、生物工程等领域有广阔的应用前景.     

输送流体双腔并联压电泵性能分析与试验研究

为了提高压电泵的输出能力,采用压电双晶片进行驱动,设计了双腔并联被动截止阀压电泵,并加工了试验样机.对不同压电振子驱动方式(同步驱动或异步驱动)的双腔并联压电泵输出性能的影响规律进行了理论分析,分别以液体和气体为介质对样机进行了试验测试.测试结果表明:在110 V驱动电压下,工作频率小于400 Hz时,输送液体最大输出流量为1330 mL/min,2个振子异步驱动泵的输出能力好于同步驱动;输送气体最大输出流量为950 mL/min时,2个振子同步驱动和异步驱动泵的输出能力基本接近,从而确定了双腔并联压电泵输送流体时的最佳工作方式.     

一种内贴片式压电泵的结构设计与理论分析

针对无阀压电泵的输出压力小的问题,提出了一种内贴片式无阀压电泵.压电泵采用螺纹配合结构,由压电振子和螺杆组成,其中压电振予包括金属基体和压电陶瓷片.压电振子通过交流电信号形成旋转弯曲运动,与外部衬套配合形成可移动空腔运输液体.首先进行了模态理论分析,构建了水环境下的流固耦合运动方程.接着利用有限元软件对压电振子进行了模态分析.结合频率一致性和相邻干扰模态设计要求,对压电振子的结构参数进行优选.对压电振子的湿模态进行了仿真分析.结果 表明:与空气条件下相比,水环境下的振动频率较低,下降了343.7 Hz和326.4 Hz,并且频率一致性更差,这为后续压电泵研究分析打下了基础.     

脉动离心隔膜压电泵的原理与试验

针对有阀压电容积泵中压电元件的高频特性和单向阀的低频特性不兼容的问题,提出了脉动离心隔膜压电泵。它利用振动管内的液体在离心力的作用下产生定向流动的特性来驱动泵腔中的隔膜产生形变,从而改变泵腔体积,借助单向阀实现液体的定向输送。首先分析了其工作原理,其次建立了压电泵驱动部分的动力学模型,得出了振动频率、模态振型、离心力和振幅极限的计算表达式。最后制作了原理样机,测量了压电泵的阻抗特性、脉冲特性、流量和压力等性能,验证了理论分析的正确性。实验结果表明:该压电泵可以保持并精确输出液体脉冲,当驱动电压峰峰值为560V、振动频率为183.74Hz、吸液周期为0.4s、排液周期为0.1s,背压为0.3kPa时,去离子水输出流量为6.12mL/min。得到的实验数据证明了脉动离心隔膜压电泵的有效性。     

无阀压电泵用平面锥管的非稳态特性研究

利用CFX软件在不同Womersley数(Wo)下对锥角为5°和10°的平面锥管的非稳态特性进行了数值模拟研究,目的在于获得非稳态条件下影响无阀压电泵用平面锥管流动特性的因素。锥管进口设为随时间按正弦规律变化的压力边界条件,压力幅值分别取0.5、1和5kPa。结果表明:流量变化滞后于压力变化,且Wo越大,压力幅值越小,相位差越大;净流量随压力幅值和锥角的增大而增大;锥管扩散方向和收缩方向的压力损失系数随Wo的增大而增大,随压力幅值和锥角的增大而减小;低Wo下,压力幅值越大,微泵的整流效率越高,高Wo下,压力幅值越小,整流效率越高;非稳态流动产生的旋涡对无阀压电泵的输出性能有重要影响。     

压电驱动型胰岛素泵的研究

针对目前糖尿病治疗用胰岛素泵系统采用电机-机械泵系统的应用现状，提出了采用后推式压电驱动泵来代替电机-机械泵的研究方案．该方案以压电泵为流体动力源，利用压电泵驱动注射器实现药液的微量输出，工作中压电泵中的工作介质不直接接触药液，因此不会产生二次污染．对设计研制的试验装置进行了初步试验研究，试验测试结果表明，在工作频率150Hz时，该泵的输出流量达25μL，同时在出口压力超过输液泵输出压力时，不产生液体倒流现象．     

基于DC-DC升压和LC振荡的叠层压电陶瓷驱动电源研究

根据叠层压电陶瓷的大容性负载特性,在电路分析的基础上提出了基于DC-DC升压变换器和LC振荡的驱动控制电源,在驱动电路中加入偏置电压,使输出电压在-20 V到100 V之间,满足叠层压电陶瓷的驱动要求.将此驱动器用于压电直线电机,电机运转平稳,电路功耗小,通过匹配不同的电感实现了宽频率范围驱动.     

超声压电马达用驱动电路的设计

设计一种适应性较广低成本的压电马达驱动电路,通过实验设计并制作出频率可调式小型化压电马达驱动控制电路,能够输出两双路电信号(相位差为90°)。驱动控制行波型压电马达,输出频率范围在0-58kHz,输出电压可以通过改变变压器的匝数比进行调节(100-200V)。通过实验证实了这种驱动电路能够满足压电马达驱动的要求。     

压电声衬的自动控制系统设计及实验研究

为了进一步实现压电声衬在体积调节模式下的阻抗控制,提出了一种新的噪声控制方法。该方法利用光敏电阻特性,通过Lab VIEW程序设计,驱动压电声衬使其根据不同噪声频率的变化自动发出控制信号;通过电压的变化来改变声衬的腔体体积,从而调节声衬的消声频率。在分析压电声衬消声及工作原理基础上,设计加工压电声衬结构。通过相关性能测试验证该方法的可实施性。最后利用Lab VIEW虚拟仪器技术,实现自动控制程序设计;并通过消噪性能实验验证了控制系统的可行性,实现了对声衬激励电压的自主控制及降噪频带偏移6 Hz。     

高频热声制冷机中的压电驱动器

为了研究压电驱动器与热声谐振腔间的耦合特性,建立了压电驱动系统的网络模拟模型。根据压电片的简支和固定两种边界条件,对压电驱动器及(热)声谐振腔声负荷系统的频率和电压特性进行了模拟计算。研究结果显示在高频时系统元件间的耦合特性较低频时好,具有简支边界的压电片产生的声压级比固定边界的要大得多,声压级随输入电压的变化特性计算与实验是相一致的。该模型可用于热声制冷机中压电驱动系统的特性分析。     

基于可控液压阀的微流体驱动结构

一种基于液压驱动的微阀结构的微流体驱动结构及其驱动方法,微阀结构采用压电陶瓷作为能量输出单元,以作用于压电陶瓷的可控PWM波实现实时开关控制.在该驱动结构中置有主泵腔以及多个液压微阀,采用高速动态调节各微阀开关状态的方式实施流体的驱动.该驱动结构具有体积小,控制精确,易于集成于微流控芯片等特点,可用于微全分析系统中的流体驱动,POCT小型化设备的流体控制等方面.     

Spectroscopy of spontaneous spin noise as a probe of spin dynamics and magnetic resonance

Not all noise in experimental measurements is unwelcome. Certain fundamental noise sources contain valuable information about the system itself-a notable example being the inherent voltage fluctuations (Johnson noise) that exist across any resistor, which allow the temperature to be determined. In magnetic systems, fundamental noise can exist in the form of random spin fluctuations. For example, statistical fluctuations of N paramagnetic spins should generate measurable noise of order N spins, even in zero magnetic field. Here we exploit this effect to perform perturbation-free magnetic resonance. We use off-resonant Faraday rotation to passively detect the magnetization noise in an equilibrium ensemble of paramagnetic alkali atoms; the random fluctuations generate spontaneous spin coherences that precess and decay with the same characteristic energy and timescales as the macroscopic magnetization of an intentionally polarized or driven ensemble. Correlation spectra of the measured spin noise reveal g-factors, nuclear spin, isotope abundance ratios, hyperfine splittings, nuclear moments and spin coherence lifetimes-without having to excite, optically pump or otherwise drive the system away from thermal equilibrium. These noise signatures scale inversely with interaction volume, suggesting a possible route towards non-perturbative, sourceless magnetic resonance of small systems.     

压电陶瓷变压器及其应用现状

对压电陶瓷变压器的理论研究及应用现状作了较为全面的探讨和评述,并分析了存在的问题和今后发展方向.压电陶瓷变压器是一种新型固态电子器件,它具有结构及工艺制作简单、体积小、重量轻、无电磁噪声、无电磁式绕组、不可燃烧、完整性好以及大规模生产成本可以大幅度降低等优点.目前压电陶瓷变压器已在液晶显示器中的冷阴极管、霓虹灯管、激光管和X光管、高压静电喷涂、高压静电植绒和雷达显示管等方面得到广泛应用.     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。