無閥微流控閉環(huán)調(diào)焦系統(tǒng)特性研究.pdf

1、近年來，以液體作為主要工作介質(zhì)的液體光學(xué)系統(tǒng)成為微流控技術(shù)一個(gè)重要發(fā)展方向。液體光學(xué)系統(tǒng)是由液體材料制作而成的、通過控制外部形狀或改變內(nèi)部折射率來改變光線折射路徑，從而實(shí)現(xiàn)變焦、折射等光學(xué)功能。由于相對(duì)傳統(tǒng)固體鏡頭具有體積小、能耗低、響應(yīng)速度快、無磨損、精確度高等優(yōu)點(diǎn)，液體光學(xué)系統(tǒng)可以被應(yīng)用在很多對(duì)尺寸、重量、能耗具有較高要求的領(lǐng)域。作為一種新興的液體鏡頭，壓力控制型液體鏡頭需要對(duì)液體體積進(jìn)行精確控制，而目前大多數(shù)不具備高精度傳感器的微

2、流控系統(tǒng)都是以開環(huán)控制為主，其精度難以滿足液體變焦鏡頭的要求。
　　本課題提出了一種以無閥壓電微泵為核心工作元件，以高精度激光位移傳感器為測(cè)量和反饋元件，以計(jì)算機(jī)、D/A輸出模塊和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源組成控制元件的微流控閉環(huán)調(diào)焦系統(tǒng)。
　　本文對(duì)無閥壓電微泵特性的數(shù)學(xué)模型、盛放被控液體的容積的數(shù)學(xué)模型以及有限元分析的數(shù)學(xué)原理進(jìn)行了研究，得出了無閥壓電微泵的基本方程、微調(diào)焦裝置彈性薄膜撓度與體積變化之間的數(shù)學(xué)關(guān)系?；贏NSYS軟

3、件對(duì)無閥壓電微泵中的振動(dòng)薄膜和微調(diào)焦裝置進(jìn)行有限元分析，研究了閉環(huán)系統(tǒng)中無閥壓電微泵振動(dòng)薄膜撓度與泵腔體積變化量之間的數(shù)學(xué)模型、振動(dòng)薄膜的彈性剛度以及微調(diào)焦裝置彈性薄膜與體積變化量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系；根據(jù)無閥壓電微泵的數(shù)學(xué)模型，基于MATLAB/Simulink軟件建立了仿真模塊，并在多種條件下對(duì)微泵的特性和雙泵、多泵系統(tǒng)進(jìn)行了特性仿真。
　　基于理論分析和仿真結(jié)果，本課題對(duì)于微泵和雙泵系統(tǒng)的靜態(tài)和閉環(huán)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究壓電