一种自测量压电泵

摘要

本发明涉及一种自测量压电泵，属于微流体传输与控制技术领域。泵盖和阀盖分别通过螺钉安装在泵体的两侧；在所述泵盖和泵体之间通过密封圈压接有压电振子，在所述阀盖和泵体之间粘接有悬臂梁型进口阀和出口阀；所述压电驱动器、进口阀和出口阀均由压电薄膜和基板粘接而成；所述压电驱动器、泵体、出口阀及进口阀共同构成泵腔；所述进口阀、出口阀及压电驱动器分别通过导线组一、导线组二及导线组三与电控单元相连。特色与优势：利用具有传感功能的单向阀直接测量泵的输出压力和流量、无需额外的传感器，故结构简单、测量精度的准确度及可靠度较高，且适于液体、气体以及气液混合物等不同介质的泵送过程中的实时监测。

主权项

一种自测量压电泵，其特征在于：泵盖和阀盖分别通过螺钉安装在泵体的两侧；在所述泵盖和泵体之间通过密封圈压接有压电驱动器，在所述阀盖和泵体之间粘接有悬臂梁型进口阀和出口阀；所述压电驱动器、进口阀和出口阀均由压电薄膜和基板粘接而成；所述压电驱动器、泵体、出口阀及进口阀共同构成泵腔；所述进口阀、出口阀及压电驱动器分别通过导线组一、导线组二及导线组三与电控单元相连；驱动电压增加时，压电驱动器向泵腔外侧弯曲变形，使泵腔容积增加、进口阀开启、出口阀关闭，流体由进口阀进入泵腔；驱动电压减小时，压电驱动器向泵腔内侧弯曲变形，使泵腔容积减小、进口阀关闭、出口阀开启，流体经出口阀从泵腔排出；上述压电泵吸入与排出过程中都伴随着进出口阀的交替开启与关闭、并有电压信号生成，进出口阀所产生的电压值、以及压电泵的输出流量和压力均与阀的开度成正比，可采用出口阀或进口阀的输出电压表征压电泵输出压力和流量，即有：$P=\frac{[a^4{(1-b)}^2-2a(2a^2-3a+2)(1-b)+1]}{3a(1-a){\mathrm{bg}}_{31}}\frac{h}{L^2}{l}_p{V}_g;$$Q=\frac{4(1-a+\mathrm{ab})L^2}{3a(1-a){\mathrm{bg}}_{31}{E}_p{h}^2}{l}_{q}f{V}_g;$其中：a＝1‑h_p/h，b＝E_m/E_p，h、L分别为压电悬臂梁的总厚度和长度，h_p为压电晶片厚度，g₃₁是压电电压常数，E_p和E_m分别是压电材料和金属基板的杨氏模量，l_p和l_q分别为压力和流量的标定系数，f为驱动电压频率，V_g为出口阀或进口阀的输出电压。