复合型蠕动式微泵系统研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学何论文摘要微流体控制系统在生物医学设备、化学分析仪器以及生物化学等方面有着广泛的应用，微泵作为微流体输出的载体和控制器得到了越来越广泛的关注。本文通过模拟肠道蠕动的方式，提出了两种利用形状记忆合金(SMA)驱动的蠕动式微泵，实现了从外部进行驱动的差动式(蠕动I型)及从内部驱动的内部膨胀式(蠕动II型)两种蠕动泵。目前微泵研究领域中还没有对复合型输注微泵的研究报道，已有的其他微泵研究成果也存在驱动电压高、输出方式单一等缺点。本文提出了复合式输入概念，设计的两种泵均为复合型的蠕动式结构，具有低

2、电压驱动、响应速度快和使用安全等特点，并且可以根据需要，通过调节控制信号来改变不同液体的输出流量和比例。论文首先介绍了蠕动式微泵的国内外研究现状，分析了蠕动泵的各种驱动方式及特点；其次分别给出了差动式及内部驱动式两种蠕动式微泵系统的整体设计方案及微泵的各部分机械结构设计方案，分析了两种蠕动泵的工作原理和过程；第三，根据两种蠕动泵的不同控制思想，论文分别设计了针对两种微泵控制系统的硬件控制电路和软件控制程序；第四，通过对微泵内流场的理论分析，建立了微泵的数学模型，并通过仿真给出了微泵输出流量、压力的分析结果；第

3、五，利用流体动力学软件FLUENT对微泵进行内流场的可视化仿真研究；最后论文给出了两个微泵系统的性能测试实验方案，并通过实验得出了实验结果。通过分析可知，所设计的两个微泵系统的泵送效果令人满意，流量可调节，蠕动II型微泵实现了各通道流体输出比例的可调控制，验证了两种蠕动泵结构的可行性和控制的有效性。关键词：蠕动泵；形状记忆合金；复合型哈尔滨T程大学硕+学位论文ABSTRACTMicrofluiddeviceshaveincreasingapplicationinmanyareas，suchasanalytic

4、alsystems，biomedicaldevices，toolsforchemistry,biochemistryandetc．Micropumpasthecartierandcontrollerofmicro-fluidichasattractedmoreandmoreattention．Inthisthesis，thefashionofintestinesperistalsisWassimulated，thentwokindsofperistalticmicopumpsthatusingSMA(Shap

5、eMemoryAlloy)springactuatorwereintroduced，thedifferentialdrivingmode(PM—I)thatdrivenexteriorlyandexpansioninsidemode(PM-II)thatdriveninternallywererealized．Inthemicropumpresearchfield，noreportaboutcompoundinputforthemomenthasbeenfound，thepresentedmicropumpa

6、lsohavesomedisadvantagessuchashi．ghdrivingvoltageandsingleoutputmode．InthispapertheinnovativeconceptofcompoundinputWasintroduced，thendesignedtwocompoundperistalticmicropumpswitllthecharacteristicofbeingdrivenbyalowvoltage，goodresponseandsafety．Themixedliqui

7、dflowandproportionCanbecontrolledbyadjustingtheinputcontrolsignal．Inthisthesis，theresearchstatusatdomesticandabroadhadbeenintroducedfirstly．Somekindsofdrivingmethodandtheircharacteristicswereanalyzed．Then,theschemeandmechanismdesignofthedifferentialdrivingm

8、odeandinterdrivenmicropumpsystemstructurewereintroduced．AlsotheworkingprincipleandprocessWasanalyzed．Baseonthedifferentcontrolprincipleofthetwokindsofperistalticmicopumps，thehardwarecontrolcircuitandso