壓電微泵是一種利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)流體輸送的微小泵。其核心部件是壓電振子,通常由壓電陶瓷和金屬電極組成。當(dāng)在壓電振子的兩端施加交變電壓時(shí),壓電材料會(huì)發(fā)生周期性的伸縮變形,這種變形會(huì)傳遞到與之相連的泵腔結(jié)構(gòu)上,從而導(dǎo)致泵腔的容積發(fā)生周期性變化,實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的吸入和排出。
具體工作過(guò)程如下:當(dāng)給壓電振子施加一個(gè)正電壓時(shí),壓電材料會(huì)沿著電軸方向伸長(zhǎng),使得泵腔的容積增大,內(nèi)部壓力降低。此時(shí),外界流體在大氣壓的作用下通過(guò)進(jìn)液口被吸入泵腔,這是吸液過(guò)程。當(dāng)施加的電壓變?yōu)樨?fù)時(shí),壓電材料會(huì)收縮,泵腔容積減小,內(nèi)部壓力升高,從而將泵腔內(nèi)的流體通過(guò)出液口擠壓出去,完成排液過(guò)程。通過(guò)不斷地改變施加在壓電振子上的電壓頻率和大小,就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的流體輸送。
壓電微泵的閥門(mén)設(shè)計(jì)也是其工作原理的重要組成部分。常見(jiàn)的閥門(mén)形式有被動(dòng)閥(如硅膠膜片閥)和主動(dòng)閥(如壓電驅(qū)動(dòng)閥)。被動(dòng)閥依靠流體的壓力差和閥門(mén)的彈性來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟和關(guān)閉,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但響應(yīng)速度相對(duì)較慢。主動(dòng)閥則通過(guò)額外的壓電元件來(lái)控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān),能夠更準(zhǔn)確地控制流體的流動(dòng),但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,控制電路也更為復(fù)雜。
壓電微泵的使用注意事項(xiàng):
1.安裝與連接方面:確保與管道、電源等連接牢固,避免出現(xiàn)松動(dòng)或接觸不良導(dǎo)致的性能下降或故障。在連接管道時(shí),要注意密封性,防止液體泄漏。
2.驅(qū)動(dòng)信號(hào)方面:嚴(yán)格按照要求提供合適的驅(qū)動(dòng)信號(hào),包括電壓幅值、頻率等參數(shù)。避免過(guò)高的電壓或頻率導(dǎo)致壓電材料損壞,也要防止過(guò)低的驅(qū)動(dòng)信號(hào)無(wú)法使微泵正常工作。
3.液體兼容性方面:了解輸送液體的性質(zhì),確保液體與泵的材料兼容,不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或腐蝕泵體。對(duì)于一些特殊液體,可能需要對(duì)泵進(jìn)行特殊的處理或選擇適合的材料。
4.環(huán)境因素方面:注意使用環(huán)境的溫度、濕度等因素對(duì)其性能的影響。一般來(lái)說(shuō),溫度過(guò)高或過(guò)低都可能影響壓電材料的性能,從而導(dǎo)致微泵的流量和壓力特性發(fā)生變化。在潮濕的環(huán)境中,要注意防潮,避免水分進(jìn)入泵體內(nèi)部影響其正常工作。
5.日常維護(hù)方面:定期進(jìn)行檢查和維護(hù),包括清潔泵體表面、檢查連接部位、檢測(cè)性能參數(shù)等。長(zhǎng)期不使用時(shí),要將泵妥善保存,防止灰塵、雜質(zhì)等進(jìn)入泵內(nèi)。
6.安全防護(hù)方面:由于壓電微泵可能需要較高的驅(qū)動(dòng)電壓,在操作過(guò)程中要注意安全,避免觸電事故的發(fā)生。同時(shí),在使用過(guò)程中要密切關(guān)注泵的工作狀態(tài),如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)停止使用,并進(jìn)行檢查和排除故障。