压电泵吸程出流现象及其成因

研究了被动阀压电泵在方波驱动下出现的吸程出流现象,建立了被动阀压电泵的流体力学模型与振动模型,依此对吸程出流现象的物理过程进行了理论分析,推出了吸程时出口阀开启高度的计算公式。测量了吸程时压电泵在0.4,0.8,6,45Hz等不同工作频率下出口阀的开启高度,并对公式中影响吸程出流的其余因素进行了实验验证。理论分析指出,流动惯性是产生吸程出流现象的根本原因,同时惯性流在排程中亦存在。实验结果表明,压电泵工作频率增加时出口阀的吸程开启高度会减小,出口阀刚度、入口与出口负载增大时吸程流会减小,实验结果与理论计算公式符合较好。分析认为,压电泵的输出流量应当包含容积流与惯性流两部分,在进行压电泵精密流量控制时应同时考虑这两部分的作用。

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。

压电叠堆泵驱动的精密步进驱动电机

提出一种新型压电直线精密步进驱动电机,其结合电流变技术替代机械阀装置,由此实现高精度和高速的性能。该步进驱动电机采用压电泵作为步进驱动动力源,以压电叠堆的伸缩和薄壁蝶形铰链微变形结构驱动泵腔容积的变化,进而控制精密液压缸完成步进运动。解决了以往压电精密步进驱动电机钳位不牢固、步进频率较低、行程小、分辨率低、速度低、驱动力不稳定等问题。研制的压电叠堆泵直线步进驱动电机能够实现高频率(100Hz),高速度(502μm/s),大行程(>10mm),高分辨率(0.05μm),大驱动力(100N)等特点,提高了压电型步进驱动电机的整体驱动性能。该步进驱动电机在精密运动、微操作、光学工程和精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。

新型金属阀在小型压电泵中的应用

为了减小压电泵的体积以便可在新的领域中使用,该文设计了一种新型压电泵。对该型压电泵的驱动原理、机械结构、制造方法和机械性能等进行了研究。首先说明了单腔单压电振子泵的工作原理;接着提出了新型的金属单向阀,这种单向阀为整体开启式,可有效提高阀的使用寿命;然后讨论了该压电泵中组件的加工方法和装配后的整机尺寸的大小;最后介绍了该压电泵在医用胰岛素推注方面的应用。实验结果表明,新型的压电泵可承受背压为30 kPa,泵的整体尺寸为17 mm×20 mm×5 mm,推注液体精度可达到1.2μL。设计制作的整体开启式单向阀的性能稳定可靠、能承受较高背压,该型压电泵具有推注压力高、流量稳定等特点。

压电泵自适应神经网络预测控制的仿真研究

针对普通压电泵实现精密输送难问题,提出了基于神经网络预测控制的压电泵主动控制方法。在Matlab/simulnk环境下利用BP神经网络对压电泵实验样机的输入输出特性进行了辨识,建立了压电泵的模型。通过仿真分析研究了神经网络预测控制在压电泵精密输送中的应用,仿真结果表明,神经网络预测控制系统具有很好的动态特性及稳态精度,可较好的实现压电泵输出流量的主动控制。为实现压电泵的精密输送提供了一种新的可能的思路,也为压电泵向智能化方向发展做了准备,具有重要的工程应用价值。

基于压电泵自主流体驱动的新型精密位移机构

提出了一种新型的位移精密驱动机构,它以主动阀压电泵为核心驱动装置,通过流体的转移来改变缸体液体容积的变化,从而实现位移进给;该机构可以通过电压调整输出力和步长,满足大行程或微位移、高精度的输出要求。文中详细描述了该机构的结构、原理、控制方法,初步实验证明该机构可行性较强。