微机课程设计

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1、一个电磁驱动的双稳态微阀旋转门（这篇文章已被下载IOPscience。请向下滚动看到文章全文。可以获得表的内容和更多的相关内容，请注意，条款及条件适用）摘要：两种类型的旋转门微阀开发用于微流体系统流动中的流动调制，这些微阀经过测试流量达到高达100sccm，并在压力差为6Psi下操作且伴随着高达100的流量调制。该微阀由一个悬浮门组成，在芯片的平面内通过孔板可旋转调节流量。门是通过在平面内能完全兼容的双稳态旋转微观结构实现悬浮的，有利于限制门除了在平面内的旋转之外的一切自由度。多入口/出口窍提供了三种不同流量配置的微型阀的操作灵活

2、性。旋转门微型阀可与外部电磁执行器进行交换。悬浮门是由软性磁性材料构成，它的电磁驱动器基于可变磁阻步进电机的操作准则。1.介绍微流体装置中的流量控制是一种基本功能，具有广泛的应用范围，从生物化学分析系统，到药物输送，微能源电池系统，再到微电子冷却。微型阀是微流体系统中流量控制的基本元件。微阀具有很多重要的优势，如他们只需少量的样本，迅速的反应时间，并且功耗很低。基于操作的准则的不同，机械微阀可分为两种体系结构：膜片阀和闸阀。基本的区别是：对于孔平面上，diaphragmor门ofmotion的方向不同；闸阀用于覆盖进口/出口孔的门

3、载片，可能落在芯片片面的内或外面，这种结构允许限制孔的流量在打开的位置上，驱动力作用于流动方向的垂直方向上，因此在高流动性的条件下可以更容易关闭阀门。第一个闸阀在热驱动器作用，在20Psig压强下，流量可达到5000sccm。一些基于气或液的的闸阀设计采用热驱动的方法。由于高压力，热驱动已应用于所有四种微阀的设计中。但是，这些微阀只有缓慢的驱动力，并且需要能量去维持转换状态（他们不是机械双稳的），由于结构，大部分微阀需要比较高的开阀流量值，他们经常体验高漏（低开：封闭流量比）。但是，威廉姆斯等人[4]开发一个全硅闸阀，对于7中不同

4、压差的情况，泄漏量低于0.2毫升min–1，对泄漏量要求不严的情况下，一般的闸阀都可满足高流量的应用。本文首先介绍了电磁驱动旋转门微型阀。该微型阀由一个完全兼容双稳态微观机构组成，可实现门的旋转运动，并使其具有两个稳定的转台，即关或开。议案有两个（开和关状态）稳定位置的大门。门是用软磁材料镍制造而成，并由电磁驱动。许多应用中都有微阀，例如微型气相色谱仪系统（μGC），它是气体检测系统。采用微型电机（micromachined）第一个微气相色谱法系统的硅晶片组成的喷射阀，分离柱，并在一系列探测器。在这方面的研究已成功地促成了μGC系

5、统中微尺度收集，分离和检测模块的发展，但是，实现芯片上的流量控制仍然是一个大的挑战，最显着的微型气相色谱系统μChemLab（商标）是由桑迪亚国家实验室开发，采用微型元件，如膜预浓缩器，DRIE硅分离柱和集成的声学传感器阵列。但是，宏观阀控制气体流量，将会大大增加系统的体积及功耗，类似的，另外一个气象色谱系统，基于基于MEMS的气相色谱仪，采用三个宏观流量控制阀。人们对趋于小型化的气象色谱系统越来越感兴趣，从而增加了对微阀的需求（可以在压差为2至7Psig的条件下，保持流量在几百sccm运行，并且要低功耗，具有较快的反应时间），x

6、x报道了用于为气象色谱系统的由热空气驱动的微阀该微阀吸入压力下降13psig则流量约为60sccm，响应时间为1s。其中超过1slpm流速、流量获得15.8psig的压力降，这些阀门的开关时间也是1秒。xx报道用于气象色谱系统的由静电驱动的硅微阀，在8psig压降下，开放流量可达到氮气的8.4sccm。研究的目标是开发一个气流闸阀，能很快的反应，流量调制的能源效率方案，用于电流供电的微气象色谱系统。1.微阀设计概念：旋转闸阀，如图1所示，由悬浮在基板上的门块组成，基板是平面内可旋转地双稳微机械。两种双稳微机械共有两种设计，对于中心

7、块，四种单独的双稳机械有不同的配置。第一种，即外伸式双稳机械（outside-IPRBM）连接在一个固体圆形块得外围上，如图1（a）所示。第二种，即内伸式，把整个机构包含在环形圆盘块得内部，如图1（b）。门得两个稳态位置，即孔德开或关的两个位置被刻蚀在基板上。微阀被制成常闭(NC)或常开(NC)，接近基板的门块，起到阀座的作用，可用来减少阀的泄漏量。在开的状态下，通过端口的微阀流量是通过孔来控制的，如图4.门的纯旋转运动驱动是由电磁实现的。驱动装置（定子极）沿着门的周围放置（转子极），只有很小的空气间隙和角度重叠。这种驱动方法是模

8、仿了可以固定的可变磁阻直流步进电机的运行，这样的电磁驱动方案要求门部分或全部用软磁材料如镍铁合金制造。这样可以利用一个外部的驱动器去测试微阀，如图2列出了两种可行的方案，把一个微加工的电磁驱动器集成在微阀芯片上，如图2（a）所示为，软软磁芯的电感器