[發(fā)明專利]基于蘭杰文換能器的駐波多模式微顆粒操控裝置及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211422078.3 | 申請日： | 2022-11-14 |
| 公開（公告）號： | CN115733388A | 公開（公告）日： | 2023-03-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王亮;張可欣;馮浩人;金家楣 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京航空航天大學(xué) |
| 主分類號： | H02N2/18 | 分類號： | H02N2/18;G21B1/19;B07C5/34;B07C5/36 |
| 代理公司： | 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237 | 代理人： | 劉輝 |
| 地址： | 210016 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 蘭杰文換能器 駐波 模式 顆粒 操控 裝置 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于蘭杰文換能器的駐波多模式微顆粒操控裝置及方法，多模式微顆粒操控裝置包括底座、第一固定座、第二固定座、第一壓電換能器、第二壓電換能器、振動體、PMDS模塊、分選銅片和分選驅(qū)動單元；第一壓電換能器、第二壓電換能器的縱振頻率不一致；第一壓電換能器用于誘發(fā)振動體畸變的二階彎振模態(tài)，第二壓電換能器用于誘發(fā)振動體畸變的三階彎振模態(tài)；通過交替激勵兩個壓電換能器實(shí)現(xiàn)模態(tài)切換來使微球進(jìn)行長距離遷移，并在此過程中通過顯微鏡對微球形貌進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果對微球進(jìn)行分選。本發(fā)明設(shè)備簡單、價(jià)格便宜，能夠降低常見篩選系統(tǒng)的成本，實(shí)現(xiàn)對微顆粒的高效、高精度篩選。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及微操控和微顆粒快速篩選領(lǐng)域，尤其涉及一種基于蘭杰文換能器的駐波多模式微顆粒操控裝置及方法。
背景技術(shù)
激光約束核聚變ICF是以高功率、高能量密度激光為驅(qū)動源，采用球形內(nèi)爆增壓技術(shù)使球形靶丸內(nèi)的核燃料達(dá)到點(diǎn)火條件，從而形成自持的熱核反應(yīng)。ICF有望為人類提供清潔、無污染的能源。ICF實(shí)驗(yàn)對于作為核燃料容器的空心微顆粒(靶丸)的品質(zhì)在幾何參數(shù)、表面缺陷等方面有著嚴(yán)格的要求，靶丸的品質(zhì)直接影響ICF打靶實(shí)驗(yàn)的成敗。靶丸具有尺寸微小(直徑100~1000μm)、結(jié)構(gòu)脆弱、粘性強(qiáng)等特點(diǎn)，這就對靶丸的檢測帶來不小的挑戰(zhàn)。目前，對于測量微顆粒的幾何參數(shù)所采用的檢測設(shè)備，有X光射線儀、白光干涉儀、原子力顯微鏡等。這些儀器的測量精度很高(可以達(dá)到微米級甚至納米級)。由于靶丸是球形，實(shí)現(xiàn)靶丸形貌的完全表征需要多次移動并翻轉(zhuǎn)靶丸。然而這些檢測設(shè)備中均通過多自由度移動平臺操控靶丸運(yùn)動，這種硬接觸方式在調(diào)整靶丸的姿態(tài)時極易造成靶丸表面的二次損傷，導(dǎo)致靶丸的檢測效率及合格率較低。而采用聲波為驅(qū)動源的微操控技術(shù)具有高生物相容性、微尺度操控穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，意味著微操控技術(shù)可以應(yīng)用于微顆粒的無損檢測和篩選中通過多次定位實(shí)現(xiàn)靶丸完整的形貌表征，通過不同振動模態(tài)的配合與切換，實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量的靶丸在不同的區(qū)域聚集，進(jìn)而滿足靶丸檢測過程無損及高精度操控的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種基于蘭杰文換能器的駐波多模式微顆粒操控裝置及方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
基于蘭杰文換能器的駐波多模式微顆粒操控裝置，包括底座、第一固定座、第二固定座、第一壓電換能器、第二壓電換能器、振動體、PMDS模塊、分選銅片和分選驅(qū)動單元；
所述第一壓電換能器、第二壓電換能器均包含變幅梁、前梁、2n個壓電陶瓷片、夾持片、預(yù)緊螺栓和后梁；
所述預(yù)緊螺栓包含螺帽和螺柱；
所述前梁包含變幅部和連接部，其中，連接部為柱體；變幅部為橫截面面積由下至上逐漸變小的柱體，其下端面和連接部的橫截面形狀相同且和連接部的上端面同軸固連，用于放大振幅；
所述后梁為和前梁連接部橫截面形狀相同的柱體，前梁連接部下端面的中心設(shè)有和所述預(yù)緊螺栓相匹配的螺紋孔，后梁體下端面的中心設(shè)有和所述預(yù)緊螺栓相匹配的沉頭通孔；
所述2n個壓電陶瓷片由上到下依次層疊，均沿厚度方向極化，且相鄰壓電陶瓷片的極化方向相反；
所述夾持片面積大于后梁橫截面的面積，其中心設(shè)有供所述預(yù)緊螺栓穿過的通孔；
所述預(yù)緊螺栓的螺柱依次穿過所述后梁的沉頭通孔、夾持片中心的通孔、2n個壓電陶瓷片后和前梁的螺紋孔螺紋相連，將2n個壓電陶瓷片壓緊；
所述第一固定座、第二固定座均為下端面和所述底座固連的柱體，其上端面分別設(shè)有用于安裝第一壓電換能器、第二壓電換能器的凹槽；
所述第一壓電換能器的夾持片和所述第一固定座的上端面固連，使得第一壓電換能器的后梁體位于第一固定座的凹槽內(nèi)且和第一固定座不接觸；所述第二壓電換能器的夾持片和所述第二固定座的上端面固連，使得第二壓電換能器的后梁體位于第二固定座的凹槽內(nèi)且和第二固定座不接觸；
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