专利名称：一种新型自感知压电隔膜泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于微流体传输控制领域应用的微小精密压电泵，具体涉及一种新型自感知压电隔膜泵。
背景技术：
压电隔膜泵具有结构简单、体积小、反应迅速、无电磁干扰、易于操作、流量及压力可控性好等诸多优势，在医疗、化学分析、汽车发动机及燃料电池的燃料供给、微机电液系统等方面都有广泛的应用前景，因此其研制开发备受世界各国学者的广泛关注。为满足不同领域的应用需求，人们提出了多种形式结构的压电隔膜泵。虽然所提出的压电隔膜泵结构形式和性能差异较大，但都是利用薄片型压电振子在电场作用下产生的弯曲变形实现流体驱动的。因压电隔膜泵的每个工作循环输出的流体即为薄片型压电振子变形所引起的泵腔的容积变化量，故可实现流量及压力的精确控制，尤其适用于药品控释等方面。然而，·在实际工作中，由于压电隔膜泵的输出流量及压力受工作条件影响较大，除驱动电压、频率夕卜，流体粘度、温度以及输出压力等变化也都会影响压电泵的流量。因此，单纯地采用调节驱动电压和频率的方法尚无法获得较高的输出精度。在药品控释、化学分析以及燃料电池等要求流量及压力控制精确较高的场合仍需采用流量及压力测量仪器进行监测，这不仅增加了实用成本，也增加了系统的体积、重量及复杂程度，严重地阻碍了压电隔膜泵在微机电系统及便携类产品中的推广应用。
发明内容为提高压电隔膜泵的输出精度和可控性、降低成本、减小系统总体的体积和重量，本实用新型提出一种新型自感知压电隔膜泵，无需其它压力及流量测量仪器。本实用新型采取的技术方案是泵盖与泵体通过螺钉连接，所述泵体上安装有出口阀和进口阀；压电传感器通过压环压在泵体上，压电传感器及压环均与泵体粘接；压电传感器由金属片和压电片粘接而成；压电驱动器通过密封圈压接在泵盖和泵体之间，所述压电驱动器由金属片和压电片粘接而成；控制电源通过导线组一与压电传感器连接、通过导线组二与压电驱动器连接。当所述控制电源开启并进入稳态工作后、且驱动电压增加时，压电驱动器向泵腔的外测弯曲变形，致使所述泵腔的容积增加、进口阀开启、出口阀关闭，流体由进口阀进入泵腔，此为吸入过程。在此过程中，压电传感器因受流体力作用而向泵腔内测弯曲变形、输出电压降低。当控制电源的输出电压换向后，驱动电压降低，压电驱动器向泵腔的内测弯曲变形，致使所述泵腔的容积减小、进口阀关闭、出口阀开启，流体从出口阀排出泵腔，此为排出过程。在此过程中，压电传感器因受流体力作用而向泵腔外测弯曲变形、输出电压增加。在上述实施例压电泵的排程与吸程过程中，压电泵的瞬时输出压力、流量以及压电传感器的输出电压都是由压电驱动器的弯曲变形状态所确定的。此外，当压电泵的驱动频率及电压确定时，压电泵输出流量及输出压力与压电传感器所生成的电压之间存在较好的线性关系，即有压力为P = ki IvgI、流量为Q = k2|vg|，其中V k2分别为压电泵输出压力及流量的标定系数，Vg为压电传感器的输出电压。本实用新型的优势在于直接利用置于泵腔内部的压电传感器检测流体压力信号，并将其转换成压电泵的输出压力及流量信号，无需其它的压力及流量测量仪器即在线监测压电泵的输出性能，易于获得精确的输出流量与压力控制。
图I是本实用新型一个较佳实施例的结构示意图；图2是本实用新型一个较佳实施例的吸程结构示意图；图3是本实用新型一个较佳实施例的排程结构示意图； 图4是本实用新型一个较佳实施例压电驱动器施加的电压波形图；图5是本实用新型一个较佳实施例压电传感器输出的电压波形图。
具体实施方式
如图I所示，泵盖2与泵体4通过螺钉连接，所述泵体4上安装有出口阀5和进口阀10 ;压电传感器6通过压环7压在泵体4上，压电传感器6及压环7均与泵体4粘接；压电传感器6由金属片6-1和压电片6-2粘接而成；压电驱动器I通过密封圈3压接在泵盖2和泵体4之间，所述压电驱动器I由金属片1-1和压电片1-2粘接而成；控制电源8通过导线组一 9与压电传感器6连接、通过导线组二 11与压电驱动器I连接。如图2、图4及图5所示，当所述控制电源8开启并进入稳态工作后、且当驱动电压由-Vtl向Vtl增加时，压电驱动器I向泵腔的外测弯曲变形，致使所述泵腔的容积增加、进口阀10开启、出口阀5关闭，流体由进口阀10进入泵腔，此为吸入过程。在此过程中，压电传感器6因受流体力作用而向泵腔内测弯曲变形、输出电压由Vg向-Vg减小。如图3、图4及图5所示，当控制电源8的输出电压换向后，驱动电压由Vtl向-Vc^小时，压电驱动器I向泵腔的内测弯曲变形，致使所述泵腔的容积减小、进口阀10关闭、出口阀5开启，流体从出口阀5排出泵腔，此为排出过程。在此过程中，压电传感器6因受流体力作用而向泵腔外测弯曲变形、输出电压由-Vg向Vg增加。在上述实施例压电泵的排程与吸程过程中，压电泵的瞬时输出压力P、流量Q以及压电传感器6的输出电压Vg都是由压电驱动器I的弯曲变形状态所确定的。此外，当压电泵的驱动频率及电压确定时，压电泵输出流量及输出压力与压电传感器所生成的电压之间存在较好的线性关系，即有压力为P = ki I Vg I、流量为Q = k21 Vg I，其中ki、k2分别为压电泵输出压力及流量的标定系数。
权利要求1. 一种新型自感知压电隔膜泵，其特征在于泵盖与泵体通过螺钉连接，所述泵体上安装有出口阀和进口阀；压电传感器通过压环压在泵体上，压电传感器及压环均与泵体粘接；压电传感器由金属片和压电片粘接而成；压电驱动器通过密封圈压接在泵盖和泵体之间，所述压电驱动器由金属片和压电片粘接而成；控制电源通过导线组一与压电传感器连接、通过导线组二与压电驱动器连接。
专利摘要本实用新型涉及一种新型自感知压电隔膜泵，属于微流体传输控制领域。泵盖与泵体通过螺钉连接，所述泵体上安装有出口阀和进口阀；压电传感器通过压环压在泵体上，压电传感器及压环均与泵体粘接；压电传感器由金属片和压电片粘接而成；压电驱动器通过密封圈压接在泵盖和泵体之间，所述压电驱动器由金属片和压电片粘接而成；控制电源通过导线组一与压电传感器连接、通过导线组二与压电驱动器连接。优势利用置于泵腔内部的压电传感器检测泵的压力及流量，可实现精确的输出流量与压力控制。
文档编号F04B43/04GK202579119SQ20122027695
公开日2012年12月5日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者马泽辉, 阚君武, 张忠华, 程光明, 陈宇航, 黄芳胜, 安智琪 申请人:浙江师范大学