壓電雙晶片結構的仿尾鰭式無閥泵改進研究.pdf

1、壓電泵是流體泵技術和壓電驅動技術相結合的產物。傳統(tǒng)無閥泵是通過改變泵腔容積，直接推動流體形成單向流動，從而達到輸送液體或者是液體壓力增大的效果。但由于傳統(tǒng)無閥壓電泵存在流量小，輸出效率低等缺點，課題組根據仿生學原理提出了一種仿尾鰭式無閥壓電泵，這種泵在結構上既不屬于回轉型也不屬于容積型泵，是一種新型泵。這種無閥壓電泵是根據魚的游動特性進行了逆向思考，假使把魚的頭部固定，讓魚尾自由擺動，則根據作用力與反作用力原理可知，魚尾的擺動必推動水向

2、后流動，從而形成單向流動。
　　 本文在課題組研究的基礎上，設計了幾種不同幾何形狀的振子。在結構上，該泵采用懸臂梁壓電雙晶片結構的壓電振子，通過改進將壓電陶瓷粘貼在基體中間，留出基體的端部從而形成柔性葉片狀，提高了無閥泵的性能。首先對四種壓電振子在空氣中二階和三階進行有限元數值模擬分析，得出在驅動電壓為100V時二階最大振幅約為1.043mm，三階最大振幅約為2.86mm。然后對四種壓電振子進行多普勒掃頻實驗，得出振子的三階和四

3、階振型，并測得在三階和四階振型下的振幅。然后，對四種壓電振子分別置于泵腔中進行泵壓差實驗，實驗結果表明，激勵電壓為300V，矩形振子工作在三階振型時，諧振頻率為320Hz，泵的壓差為175mm；梯形振子在三階振型時，諧振頻率為310Hz時，泵壓差為85mm；外弧形在三階振型時，諧振頻率為195Hz，泵壓差為58mm；矩形振子在四階振型時，諧振頻率為1030Hz時，泵壓差為57mm。最后，對四種振子置于水槽中進行流量測量實驗，測得初始液面