多级高频压电泵及其控制系统技术方案

本发明专利技术属于压电泵技术领域，尤其涉及一种多级高频压电泵及其控制系统。本发明专利技术的压电泵结构紧凑、体积小巧，高频输出性能好，其输出流量远好于传统多级串联泵，低频输出性能与传统串联泵想接近，且输出压力平稳，压力等级较高，具有良好的的应用前景；本发明专利技术的多级高频压电泵控制系统，频率准确度高，在15分钟之内频率漂移率非常小，该控制系统能够产生正弦波、三角波和方波波形，通过键盘输入频率，满足可调节的要求。结合腔串联压电泵可变增益控制系统方案，通过调节数字电位器MAX5424来改变放大电路的增益，运用FPGA芯片控制多腔串联压电泵流量的恒定输出，该系统简单可靠，效果好。

【技术实现步骤摘要】
多级高频压电泵及其控制系统
本专利技术属于压电泵
，尤其涉及一种多级高频压电泵及其控制系统。
技术介绍
压电泵是一种结构小巧、低耗无噪音的新型驱动泵，压电泵的工作方式独特，它通过压电陶瓷的逆压电效应将电能转化为机械能，使压电振子产生变形，进而使泵腔的容积发生变化实现流体输出；或者利用压电振子产生波动来传输流体。随着材料以及生产工艺的进步，压电泵应用范围也越来越广泛，用于医疗、精确控制等领域小微型压电泵的需求不断提高，而上述领域中对压电泵的工作状态稳定性、控制的精度、工作效率等均有苛刻的要求，导致在上述领域压电泵的应用无法满足市场需求。
技术实现思路
本专利技术创造的目的在于，基于现状，提供一种结构紧凑、流道短、体积小巧的多级高频压电泵，并基于该多级高频压电泵设计一种频率精度高、漂移率小、输出波形可控的串联泵控制系统。为实现上述目的，本专利技术创造采用如下技术方案。本专利技术的一种多级高频压电泵，包括：上阀盖、下阀盖、压电振子以及中间阀体；中间阀体设置在上阀盖和下阀盖中间，上阀盖下端面和下阀盖上端面分别与中间阀体的上下端面贴合；串联泵的表面设置有进阀道和出阀道、串联泵的内部设置有多个阀室以及用于连接阀室的单向阀；其中，进阀道和阀道的出口分别设置在上阀盖或者下阀盖的外表面，或者设置在中间阀体外表面；阀室由控制腔以及压力腔围成，控制腔从上阀盖的下端面或者下阀盖的上端面向其内部挖出，压力腔从中间阀体的上端面或者下端面向其内部挖出；压力腔与控制腔的位置相互对应以围成阀室，控制腔以及压力腔之间设置有压电振子；单向阀设置在中间阀体上，阀室依次通过单向阀连通，流体从进阀道进入后经过各阀室最后从出阀道流出，各单向阀的出口朝向流体流动方向。对上述方案的进一步改进还包括，压电振子安装在从压力腔边缘挖出的安装槽内，安装槽内还设置有密封圈，上/下阀盖和中间阀体的贴紧面之间还设置有密封涂层。对上述方案的进一步改进还包括，上/下阀盖与中间阀体之间通过铆接或者扣接。对上述方案的进一步改进还包括，包括两个压电振子，进阀道和出阀道分别设置在上阀盖和下阀盖，阀室为下上分布；串联泵工作时，两个压电振子工作的相位差180。对上述方案的进一步改进还包括，包括三个压电振子，进阀道和出阀道同时设置在上/下阀盖，串联的阀室依次轮流设置在中间体的上端面和下端面，阀室位置依次为上下上分布；三联串联泵工作时，第一压电振子和第二压电振子同步工作，第三压电振子异步工作。对上述方案的进一步改进还包括，包括四个压电振子，其中进阀道和出阀道同时设置在中间阀体上，依次串联的阀室两两设置在中间体两侧，阀室位置依次为上上下下分布。多级高频压电泵控制系统，包括用于驱动串联泵工作的驱动电源，驱动电源之后依次设有保护电路、电压控制电路、升压电路最后连接至串联泵；控制系统还设置有流量采集装置，流量采集装置采集多级串联泵的输出流量并将其转换为电压形式的流量信号；通过将流量信号反馈至电压控制电路进而实现对串联泵的闭环控制；驱动电源结构包括EPGA模块、输入扫描模块、波形输出模块以及数模转换模块组成：EPGA模块包括EP1C12Q240C可编程逻辑器，EP1C12Q240C可编程逻辑器内部嵌有基于VHDL的DDS驱动电源的IP核；输入扫描模块用于接收控制指令以控制DDS驱动电源的输出信号，包括其频率范围、输出频率值以及输出波形；波形输出模块用于显示和输出DDS驱动电源的输出波形；数模转换器用于将DDS驱动电源的数字量转换为模拟量以便于驱动压电振子；其中DDS驱动电源由EP1C12Q240C中的VHDL编写的相位累加器、波形查找表，以及EP1C12Q240C外部的A/D转换器、低通滤波器电路组成；输入扫描模块由译码器以及矩阵式键盘构成。电压控制电路，包括调幅电路和放大电路，调幅电路由运算放大器、数字电位器构成。数字电位器接入运算放大器的反相端，数字电位器的滑动端触头的位置由EP1C12Q240C芯片控制，通过调整电阻值控制数字电位器滑动端输出电压，进而控制运算放大器的输入电压。本实施例中具体使用的是UA741运算放大器以及MAX5424数字电位器。升压电路是指升压器，升压器包括初级线圈、次级线圈和磁芯。流量采集包括设置在串联泵输出端的流量传感器其有益效果在于：本专利技术的压电泵结构紧凑、体积小巧，高频输出性能好，其输出流量远好于传统多级串联泵，低频输出性能与传统串联泵想接近，且输出压力平稳，压力等级较高，具有良好的的应用前景；本专利技术的多级高频压电泵控制系统，频率准确度高，在15分钟之内频率漂移率非常小，该控制系统能够产生正弦波、三角波和方波波形，通过键盘输入频率，满足可调节的要求。结合腔串联压电泵可变增益控制系统方案，通过调节数字电位器MAX5424来改变放大电路的增益，运用FPGA芯片控制多腔串联压电泵流量的恒定输出，该系统简单可靠，效果好。附图说明图1是的本专利技术的一种双联串联压电泵的结构示意图；图2是的本专利技术的一种三联串联压电泵的结构示意图；图3是的本专利技术的一种四联串联压电泵的结构示意图；图4是本专利技术中串联压电泵控制系统的原理图；图5是本专利技术中控制系统的稳压控制流程图。具体实施方式本专利技术的多级高频压电泵，是一种利用压电泵构成的串联泵系统。其结构包括：上阀盖1a、下阀盖1b、压电振子1c以及中间阀体1d；中间阀体1d设置在上阀盖1a和下阀盖1b中间，上阀盖1a下端面和下阀盖1b上端面分别与中间阀体1d的上下端面贴合；串联泵的表面设置有进阀道1e和出阀道1f、串联泵的内部设置有多个阀室以及用于连接阀室的单向阀1i；其中，进阀道1e和阀道的出口分别设置在上阀盖1a或者下阀盖1b的外表面，或者设置在中间阀体1d外表面；阀室由控制腔1g以及压力腔1h围成，控制腔1g从上阀盖1a的下端面或者下阀盖1b的上端面向其内部挖出，压力腔1h从中间阀体1d的上端面或者下端面向其内部挖出；压力腔1h与控制腔1g的位置相互对应以围成阀室，控制腔1g以及压力腔1h之间设置有压电振子1c；单向阀1i设置在中间阀体1d上，阀室依次通过单向阀1i连通，流体从进阀道1e进入后经过各阀室最后从出阀道1f流出，各单向阀1i的出口朝向流体流动方向；对本专利技术的改进内容还包括，压电振子1c安装在从压力腔1h边缘挖出的安装槽内，安装槽内还设置有密封圈，上/下阀盖1b和中间阀体1d的贴紧面之间还设置有密封涂层；上/下阀盖1b与中间阀体1d之间通过铆接或者扣接。为便于更准确的对上述方案进行描述，以下述几个实施方式对本专利技术的技术方案进行介绍。如图1所示，本专利技术提供一种双联串联泵，其基本结构进阀道1e和出阀道1f分别设置在上阀盖1a和下阀盖1b，阀室位置依次为上下分布；还可以设置为图2所示结构，进阀道1e和出阀道1f分别设置在上/下阀盖1b和中间阀体1d，阀室位置依次为下上分布；两种设置方式根据进阀道1e和出阀道1f的位置进行设置以满足不同结构需求；串联泵工作时，两个压电振子1c工作的相位差180，即给它们施加的交变电压相位相反，压电泵开始工作。流体都是从进阀道1e进入，从出阀道1f流出，形成串联流动。串联泵中不带有其他导流结构，整个串联泵的尺寸以及流体流道减小。在上述结构的基础上进一步提出一种三联串联泵的基本结构如图2所示：其中进阀道1e和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多级高频压电泵，其特征在于，包括：上阀盖、下阀盖、压电振子以及中间阀体；中间阀体设置在上阀盖和下阀盖中间，上阀盖下端面和下阀盖上端面分别与中间阀体的上下端面贴合；串联泵的表面设置有进阀道和出阀道、串联泵的内部设置有多个阀室以及用于连接阀室的单向阀；其中，进阀道和阀道的出口分别设置在上阀盖或者下阀盖的外表面，或者设置在中间阀体外表面；阀室由控制腔以及压力腔围成，控制腔从上阀盖的下端面或者下阀盖的上端面向其内部挖出，压力腔从中间阀体的上端面或者下端面向其内部挖出；压力腔与控制腔的位置相互对应以围成阀室，控制腔以及压力腔之间设置有压电振子；单向阀设置在中间阀体上，阀室依次通过单向阀连通，流体从进阀道进入后经过各阀室最后从出阀道流出，各单向阀的出口朝向流体流动方向。

【技术特征摘要】
1.多级高频压电泵，其特征在于，包括：上阀盖、下阀盖、压电振子以及中间阀体；中间阀体设置在上阀盖和下阀盖中间，上阀盖下端面和下阀盖上端面分别与中间阀体的上下端面贴合；串联泵的表面设置有进阀道和出阀道、串联泵的内部设置有多个阀室以及用于连接阀室的单向阀；其中，进阀道和阀道的出口分别设置在上阀盖或者下阀盖的外表面，或者设置在中间阀体外表面；阀室由控制腔以及压力腔围成，控制腔从上阀盖的下端面或者下阀盖的上端面向其内部挖出，压力腔从中间阀体的上端面或者下端面向其内部挖出；压力腔与控制腔的位置相互对应以围成阀室，控制腔以及压力腔之间设置有压电振子；单向阀设置在中间阀体上，阀室依次通过单向阀连通，流体从进阀道进入后经过各阀室最后从出阀道流出，各单向阀的出口朝向流体流动方向。2.根据权利要求1所述多级高频压电泵，其特征在于，压电振子安装在从压力腔边缘挖出的安装槽内，安装槽内还设置有密封圈，上/下阀盖和中间阀体的贴紧面之间还设置有密封涂层。3.根据权利要求1所述多级高频压电泵，其特征在于，上/下阀盖与中间阀体之间通过铆接或者扣接。4.根据权利要求1所述多级高频压电泵，其特征在于，包括两个压电振子，进阀道和出阀道分别设置在上阀盖和下阀盖，阀室为下上分布；串联泵工作时，两个压电振子工作的相位差为180。5.根据权利要求1所述多级高频压电泵，其特征在于，包括三个压电振子，进阀道和出阀道同时设置在上/下阀盖，串联的阀室依次轮流设置在中间体的上端面和下端面，阀室位置依次为上下上分布；三联串联泵工作时，第一压电振子和第二压电振子同步工作，第三压电振子异步工作。6.根据权利要求1所述多级高频压电泵，其特征在于，包括四个压电振子，其中进阀道和...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙禹，季昆玉，蒋中军，王健，毛锋，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32