專利名稱：壓電泵的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微流體傳輸與控制領(lǐng)域弓I用的微小精密壓電泵，具體涉及一種監(jiān)測(cè)壓電泵流量的傳感器。
背景技術(shù)：
壓電泵的研究始于二十世紀(jì)八十年代末。1978年美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的W.J.Spenser發(fā)表了《電控壓表胰島素泵和閥》，之后不斷發(fā)展，壓電驅(qū)動(dòng)器種類得到了不斷的更新。壓電晶片泵作為電驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)重要分支，以其結(jié)構(gòu)件大、體積小、反應(yīng)快、無(wú)電磁干擾、易于操作、流量/壓力可控性好等諸多優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)療、化學(xué)分析、航空航天、汽車發(fā)送機(jī)及燃料電池的燃料供給、微機(jī)電液系統(tǒng)等方面都有廣泛的應(yīng)用前景，其研制開發(fā)備受世界各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注。為滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求，人們提出了多種結(jié)構(gòu)形式的壓電晶片泵。盡管所提出壓電泵的結(jié)構(gòu)形式及性能差異較大，但都是利用晶片型壓電振子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的彎曲變形實(shí)現(xiàn)流體驅(qū)動(dòng)的。壓電泵主要由泵體、壓電晶片驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)單向閥構(gòu)成。當(dāng)給壓電片施加電信號(hào)時(shí)，壓電晶片會(huì)隨之產(chǎn)生振動(dòng)變形，并傳遞給與之相連的泵膜，泵膜的振動(dòng)隨即轉(zhuǎn)化為泵腔容積的變化。當(dāng)泵腔容積增大時(shí)，腔體內(nèi)壓力減小，入口閥在流體壓力的作用下被打開，出口閥被關(guān)閉，流體進(jìn)入泵腔；當(dāng)泵腔容積減小時(shí)，腔體內(nèi)壓力升高，出口閥在腔體內(nèi)外的壓差的作用下被打開，入口閥關(guān)閉，流體排出泵腔，為一個(gè)工作循環(huán)。因壓電晶片泵的每個(gè)工作循環(huán)輸出的流體即為壓電振子變形所引起的泵腔的容積變化量，故可實(shí)現(xiàn)流量及壓力的精確控制，尤其適用于藥品控釋(如中國(guó)200610016573.9、200610030183.7)、化學(xué)試劑配備(如中國(guó)專利200810050550.9)等方面。然而，在實(shí)際工作中壓電晶片泵的輸出流量及壓力受工作條件的影響較大，除驅(qū)動(dòng)電壓和頻率外，流體粘度(溫度)及輸出壓力等變化也都會(huì)影響壓電振子的變形量(即壓電泵的流量)。單純地采用調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓和頻率的方法尚無(wú)法獲得較高的輸出精度，現(xiàn)有的一些傳感監(jiān)測(cè)手段，如壓電振子部分為傳感單元，可表征壓電泵的輸出壓力和流量，但該傳感器仍不能精確反映壓電泵的實(shí)際輸出壓力和流量，比如壓電泵的閥門發(fā)生故障等情況，可能導(dǎo)致比較嚴(yán)重的后果。因此，在藥品控釋、化學(xué)分析以及燃料電池等要求流量及壓力控制精確較高的場(chǎng)合嚴(yán)重地阻礙了壓電晶片泵在微機(jī)電系統(tǒng)及便攜類產(chǎn)品中的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述不足之處提供一種壓電晶片泵的傳感器，其可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓電晶片泵的流量，提高壓電晶片泵的輸出精度和可控性，更好地廣泛應(yīng)用于精確度要求高的領(lǐng)域。
本發(fā)明的壓電晶片泵，至少包括一個(gè)晶片型壓電振子(壓電晶片和金屬板體粘接而成)、一個(gè)泵體、一組控制流體運(yùn)動(dòng)方向的單向閥、電極、傳感器以及固定螺絲。本發(fā)明的晶片型壓電振子安裝于泵體內(nèi)部并由泵蓋夾緊，所述泵體和泵蓋采用螺釘連接并通過兩個(gè)密封圈夾緊壓電振子，所述泵體上安裝有進(jìn)水和出水的單向閥，分別由進(jìn)水口和進(jìn)口閥片、出水口和出口閥片組成；所述進(jìn)出口閥、泵體及壓電振子共同構(gòu)成泵腔，所述壓電振子經(jīng)電極與電源相連。本發(fā)明的特征在于，所述出口閥片外有傳感器，當(dāng)液體流經(jīng)出水口時(shí)，出口閥片彎曲，所述傳感器產(chǎn)生相應(yīng)彎曲并生成信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后用于表征壓電泵的流量。當(dāng)電極接通電源且開啟并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，壓電晶片受電壓作用發(fā)生變形。當(dāng)壓電振子向泵腔的外部彎曲，致使所述泵腔容積增加、進(jìn)口閥開啟、出口閥關(guān)閉，流體由進(jìn)口閥進(jìn)入泵腔，此為吸入過程；當(dāng)壓電振子向泵腔內(nèi)彎曲，使所述泵腔容積減小(流體壓力增加)、進(jìn)口閥關(guān)閉、出口閥開啟，所述泵腔內(nèi)的流體經(jīng)出口閥排出，此為流體排出過程；在所述流體排出過程中，出口閥片外的傳感器也隨出口閥片向泵腔外部彎曲，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并經(jīng)處理用于表征壓電泵的流量。本發(fā)明特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)在于:利用壓電泵出口閥片外的傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓電泵的流量，提高壓電泵輸出流量的精確度。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。圖1是泵體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是壓電泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖1、2，壓電泵的結(jié)構(gòu)包括泵體1、進(jìn)水口 2、進(jìn)口閥片3、出水口 4、出口閥片
5、傳感器6、固定螺絲7、電極8、壓電晶片9、金屬板體10。如圖1、2所示，泵體I上安裝有進(jìn)水和出水的單向閥，進(jìn)水閥由進(jìn)水口 2和進(jìn)口閥片3組成，出水閥由出水口 4和出口閥片5組成，出口閥片5外側(cè)有傳感器6，各閥片及傳感器6通過固定螺絲7固定在泵體上。泵體I兩側(cè)為晶片型壓電振子，晶片型壓電振子由壓電晶片9和金屬板體10組成，金屬板體10靠近泵體1，壓電晶片9外側(cè)為電極8。所述進(jìn)出口閥、泵體I及壓電振子(壓電晶片9和金屬板體10)共同構(gòu)成泵腔。電極8與外部電源相連，電源開啟并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，壓電晶片9受電壓作用使壓電振子(壓電晶片9和金屬板體10)發(fā)生變形。當(dāng)壓電振子(壓電晶片9和金屬板體10)向泵腔的外部彎曲，致使所述泵腔容積增加、進(jìn)口閥開啟、出口閥關(guān)閉，流體由進(jìn)水口 I進(jìn)入泵腔，此為吸入過程；當(dāng)壓電振子(壓電晶片9和金屬板體10)向泵腔內(nèi)彎曲，使所述泵腔容積減小(流體壓力增加)、進(jìn)口閥關(guān)閉、出口閥開啟，所述泵腔內(nèi)的流體經(jīng)出水口 4排出，此為流體排出過程；在所述流體排出過程中，出口閥片5外的傳感器6也隨出口閥片5向泵腔外部彎曲，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并經(jīng)處理用于表征壓電泵的流量。所述壓電晶片9可由驅(qū)動(dòng)單元和傳感單元組成:驅(qū)動(dòng)單元受外加電壓作用產(chǎn)生彎曲變形時(shí)；傳感單元受迫彎曲產(chǎn)生電能，起生成的電壓信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后可用于表示壓電泵的輸出壓力和流量。
權(quán)利要求
1.一種壓電泵，其特征在于結(jié)構(gòu)包括泵體(I)、進(jìn)水口(2)、進(jìn)口閥片(3)、出水口(4)、出口閥片(5)、傳感器(6)、電極(8)、壓電晶片(9)、金屬板體(10):泵體⑴上安裝有進(jìn)水和出水的單向閥，進(jìn)水閥由進(jìn)水口⑵和進(jìn)口閥片⑶組成，出水閥由出水口⑷和出口閥片(5)組成，出口閥片(5)外側(cè)有傳感器(6);泵體(I) 一側(cè)或兩側(cè)為晶片型壓電振子，晶片型壓電振子由壓電晶片(9)和金屬板體(10)組成，金屬板體(10)靠近泵體(1)，壓電晶片O)外側(cè)為電極(S)0
2.權(quán)利要求1所述的壓電泵，其特征在于所述壓電晶片(9)部分為傳感單元，部分為驅(qū)動(dòng)單元。
3.權(quán)利要求2所述的壓電泵，其特征在于所述傳感單元和驅(qū)動(dòng)單元為粘接于金屬板體(10)一側(cè)或兩側(cè)的整體壓電晶片。
4.權(quán)利要求1所述的壓電泵，所述傳感器(6)為出口閥片(5)的一部分。
5.權(quán)利要求1所述的壓電泵，所述進(jìn)口閥片(3)外側(cè)也裝配有傳感器(6)。
6.權(quán)利要求5所述的壓電泵，所述傳感器(6)為進(jìn)口閥片(3)的一部分。
全文摘要
本發(fā)明屬于微流體傳輸與控制領(lǐng)域引用的微小精密壓電泵，具體涉及一種監(jiān)測(cè)壓電泵流量的傳感器。
文檔編號(hào)F04B51/00GK103174635SQ201110461769
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者周明東 申請(qǐng)人:上海澤生科技開發(fā)有限公司