【摘要】：近年來(lái),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(guò)控制外部形狀或改變內(nèi)部折射率來(lái)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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軟件對(duì)無(wú)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(wú)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(wú)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。研究壓電陶瓷振動(dòng)薄膜特性和微泵的最佳工作頻率以及閉環(huán)調(diào)焦系統(tǒng)特性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)微量液體體積的閉環(huán)精確控制,使該系統(tǒng)具備了可變焦液體鏡頭的基本特性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH137.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2605490