微顆粒分離技術(shù)在很多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,比如化學(xué)工程、生物工程和微機(jī)械系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的顆粒分離方式多種多樣,其中比較具有代表性的包括過濾、離心機(jī)分離、介電電泳、磁分離和光鑷子分離等。各種傳統(tǒng)方案均有一定局限,而使用超聲波技術(shù)可以一定程度上避免上述方法所存在的一般局限。本研究基于胡俊輝教授團(tuán)隊(duì)研究的在微粒分離方面已取得的成果上,提出了一類基于懸臂板面內(nèi)與面外振動(dòng)復(fù)合效應(yīng)的分離微小顆粒的新方法,通過驅(qū)動(dòng)微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分離效果。超聲換能器是通過用鋁板以懸臂梁的形式固定在郎之萬超聲換能器上而制成的,固定于換能器一端的鋁板結(jié)合了面內(nèi)振動(dòng)和面外振動(dòng)來分離顆粒。在實(shí)驗(yàn)中,使用多普勒激光振動(dòng)計(jì)測(cè)量工作區(qū)域的振動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)中使用的微顆�；旌衔餅槲r籽、玻璃球、玉米粉顆粒、酵母顆粒、精鹽、太陽花種子、石英砂中的兩種所混合而成。在鋁板的工作區(qū)域中存在面內(nèi)振動(dòng)和面外振動(dòng),會(huì)影響顆粒的運(yùn)動(dòng)。顆粒的分離效率在共振頻率下最高,并且板的振動(dòng)幅度也影響分離效率。諧振條件下,不同混合物也有不同的分離效率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,玻璃球與玉米籽混合物中,玻璃球的分離率可高于90%。顆粒受懸臂板的驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離,顆粒的運(yùn)動(dòng)包括在板摩擦力影響... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究課題的背景
    1.3 壓電陶瓷的壓電效應(yīng)
    1.4 壓電陶瓷性能指標(biāo)
        1.4.1 機(jī)電耦合系數(shù)
        1.4.2 介電損耗和電品質(zhì)因數(shù)
        1.4.3 機(jī)械品質(zhì)因數(shù)
        1.4.4 介電常數(shù)
        1.4.5 壓電常數(shù)
        1.4.6 居里溫度
        1.4.7 頻率常數(shù)
    1.5 壓電陶瓷的分類和選擇
    1.6 壓電方程
        1.6.1 d型壓電方程
        1.6.2 e型壓電方程
        1.6.3 g型壓電方程
        1.6.4 h型壓電方程
    1.7 普通壓電陶瓷的振動(dòng)模式
    1.8 超聲換能器介紹
        1.8.1 超聲換能器概述
        1.8.2 郎之萬換能器
        1.8.3 超聲換能器的分類
        1.8.4 超聲換能器的應(yīng)用
    1.9 研究的目的、意義及內(nèi)容
第二章 微粒分離概述與分離效應(yīng)
    2.1 分離基礎(chǔ)概述
        2.1.1 分離過程的分類
        2.1.2 混合物類型及其特性
        2.1.3 機(jī)械分離方法
            2.1.3.1 電泳分離
            2.1.3.2 重力沉降
            2.1.3.3 離心分離
            2.1.3.4 旋流分離
            2.1.3.5 過濾
            2.1.3.6 篩分
            2.1.3.7 超聲分離
            2.1.3.8 磁分離
    2.2 Chladni效應(yīng)
    2.3 本章總結(jié)
第三章 換能器驅(qū)動(dòng)微小顆粒分離的結(jié)構(gòu)和性能
    3.1 超聲換能器元件結(jié)構(gòu)
    3.2 實(shí)驗(yàn)中用到的顆粒及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
    3.3 超聲換能器的振動(dòng)特性
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
        3.3.2 超聲換能器的振動(dòng)分析
        3.3.3 利用有限單元法對(duì)超聲換能器的振動(dòng)仿真
    3.4 超聲換能器分離顆粒的特性
        3.4.1 構(gòu)建分離特性試驗(yàn)平臺(tái)
        3.4.2 顆粒分離效率評(píng)估的參數(shù)定義
        3.4.3 顆粒分離實(shí)驗(yàn)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 振動(dòng)分離顆粒機(jī)制的探究
    4.1 平板振動(dòng)和波動(dòng)
        4.1.1 薄板自由振動(dòng)方程
        4.1.2 矩形板的平面外自由振動(dòng)
        4.1.3 矩形板的受迫振動(dòng)
        4.1.4 振型疊加
        4.1.5 平板上局部行波形成
    4.2 行波驅(qū)動(dòng)顆粒運(yùn)動(dòng)原理
        4.2.1 微顆粒摩擦分析
        4.2.2 平板工作區(qū)域的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡
        4.2.3 平板與顆粒之間的力傳遞
    4.3 顆粒運(yùn)動(dòng)分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)和展望
    5.1 本課題的主要貢獻(xiàn)
    5.2 下一步研究方向
參考文獻(xiàn)
致謝
在校期間的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]飛秒激光與生物細(xì)胞作用機(jī)理及應(yīng)用[J]. 狄建科,周明,楊海峰,戴娟.  激光生物學(xué)報(bào). 2008(02)
[2]直線型超聲電機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 許海,趙淳生.  中國機(jī)械工程. 2003(08)
[3]面向21世紀(jì)的超聲電機(jī)技術(shù)[J]. 趙淳生.  中國工程科學(xué). 2002(02)

碩士論文
[1]壓電晶片驅(qū)動(dòng)式主動(dòng)閥壓電泵的研究[D]. 呂剛.吉林大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3686355