本文關(guān)鍵詞：磁力驅(qū)動(dòng)式雙腔微泵及其測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 無閥微泵 收縮/擴(kuò)散管 磁力驅(qū)動(dòng) ANSYS

【摘要】：微流控芯片將化學(xué)分析中的樣品提取、分離、分析、處理等過程集成在平方厘米量級(jí)的芯片上完成,分析工作的微量化、精細(xì)化和自動(dòng)化,使其在化工、醫(yī)療、航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在微流控芯片中,微泵作為流體動(dòng)力來源,其性能直接影響到微流控芯片的工作狀況,對(duì)微泵的研制已成為微流控芯片領(lǐng)域的重要組成部分。 本文以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的無閥微泵作為研究對(duì)象,針對(duì)無閥微泵背壓能力較弱等問題,設(shè)計(jì)了磁力驅(qū)動(dòng)式雙腔串聯(lián)無閥微泵。利用ANSYS軟件對(duì)微泵的整流部件收縮/擴(kuò)散管進(jìn)行流體仿真,得到了微泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù),通過對(duì)單腔微泵的流體仿真,得到微泵流量與泵腔之間的關(guān)系。利用流體仿真得到的結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù),開展了對(duì)基于永磁體的串聯(lián)磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁場(chǎng)仿真,確定了磁場(chǎng)串?dāng)_微小的磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用微機(jī)械加工技術(shù)制作出不同形狀和尺寸的雙腔和單腔微泵體,利用PDMS薄膜制作泵膜,采用有機(jī)玻璃材料設(shè)計(jì)并制作出磁力驅(qū)動(dòng)平臺(tái),利用小型直流永磁電動(dòng)機(jī)和釹鐵硼強(qiáng)力磁鐵,構(gòu)建了基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁力式雙腔串聯(lián)無閥微泵。設(shè)計(jì)了以MSP430單片機(jī)為核心的微泵測(cè)控系統(tǒng),其中包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制電路、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路、微泵流量檢測(cè)電路。 微泵的驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著驅(qū)動(dòng)頻率的升高,雙腔串聯(lián)微泵的流量呈現(xiàn)出先遞增后遞減的變化趨勢(shì),驅(qū)動(dòng)頻率在20Hz附近處出現(xiàn)流量峰值,微泵的最大流量可達(dá)1.5mL/min,微泵的的截止背壓為170mmH2O。與單腔微泵相比,雙腔串聯(lián)微泵的流量增大約80%。
【關(guān)鍵詞】：無閥微泵 收縮/擴(kuò)散管 磁力驅(qū)動(dòng) ANSYS
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH38;TN492
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 課題的提出8
• 1.2 微泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-16
• 1.3 本文的主要工作16-17
• 2 無閥微泵及直流電機(jī)工作原理17-27
• 2.1 收縮/擴(kuò)散管無閥微泵工作原理17-21
• 2.2 直流電機(jī)工作原理21-27
• 2.2.1 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作特性21-24
• 2.2.2 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)及控制原理24-27
• 3 磁力驅(qū)動(dòng)式無閥微泵的設(shè)計(jì)及制作27-49
• 3.1 微泵結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)27-28
• 3.2 微泵的有限元仿真及其優(yōu)化設(shè)計(jì)28-42
• 3.2.1 微泵的流體仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)29-37
• 3.2.2 磁力驅(qū)動(dòng)仿真37-42
• 3.3 微泵制作42-49
• 3.3.1 泵體制作42-44
• 3.3.2 泵膜制作44-45
• 3.3.3 磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作45-47
• 3.3.4 微泵封裝47-49
• 4 磁力微泵驅(qū)動(dòng)及測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-67
• 4.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)49-58
• 4.1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案49-50
• 4.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路50-51
• 4.1.3 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路51-54
• 4.1.4 流量檢測(cè)電路54-56
• 4.1.5 數(shù)據(jù)輸入及顯示電路56-57
• 4.1.6 電源電路57-58
• 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)58-67
• 4.2.1 程序總流程圖58-60
• 4.2.2 PWM信號(hào)產(chǎn)生60
• 4.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算60-62
• 4.2.4 微泵流量計(jì)算62-64
• 4.2.5 按鍵識(shí)別64-65
• 4.2.6 數(shù)據(jù)顯示65-67
• 5 微泵及其測(cè)控系統(tǒng)性能分析67-77
• 5.1 微泵及其測(cè)控系統(tǒng)組建67-68
• 5.2 測(cè)控系統(tǒng)測(cè)試與分析68-71
• 5.2.1 流量傳感器的輸出特性68-69
• 5.2.2 PWM調(diào)速的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特性69-71
• 5.3 微泵性能測(cè)試與分析71-77
• 5.3.1 微泵結(jié)構(gòu)參數(shù)與流量關(guān)系71-73
• 5.3.2 微泵驅(qū)動(dòng)頻率與流量關(guān)系73-75
• 5.3.3 背壓與微泵流量關(guān)系75-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況81-82
• 致謝82-83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：794048