MEMS超聲分離器的二維簡正模式的研究及實驗分析.pdf

1、微機電系統(tǒng)（Micro Electro-Mechanical System，MEMS）中利用聲輻射力分離流體中的懸浮顆粒具有特別的優(yōu)勢，國內(nèi)外研究人員在這方面已取得了諸多成果，主要是基于平面駐波和層流分離懸浮顆粒的原理建立多層諧振結(jié)構(gòu)的超聲微分離器模型。另外，國外也有人研究基于二維超聲駐波場的MEMS器件，但并沒有建立起這些MEMS器件二維超聲駐波場的完整的理論聲學模型，在二維模式下成功分離出大量清潔流和混濁流的實驗也尚未發(fā)現(xiàn)。

2、　　本文通過研究MEMS超聲分離器的二維簡正模式，建立了超聲分離器流體腔的理論聲學模型，在實驗中激發(fā)了超聲分離器流體腔二維簡正模式，并觀察到大量清潔流和混濁流從出流口流出，主要工作包括：
　　1.根據(jù)聲電類比原理，分析了MEMS超聲分離器的流體腔矩形橫截面構(gòu)成的二維振動系統(tǒng)，從波動方程出發(fā)，推導了該二維超聲振動系統(tǒng)的一組解析解，建立了流體腔矩形截面的二維等效電路模型，根據(jù)該模型得到了二維簡正模式的諧振頻率；通過ANSYS軟件對ME

3、MS超聲分離器進行有限元的仿真分析，驗證了模型的可行性，并得到了最佳激發(fā)頻率。
　　2.結(jié)合MEMS連接裝置加工工藝的要求，增大了流體腔出入流孔的直徑，并進一步分析了出入口處斜流道的設(shè)計帶來的益處；結(jié)合聲學理論，對MEMS超聲分離器流體腔的尺寸設(shè)計進行了深入的闡述，并設(shè)計了兩種結(jié)構(gòu)尺寸的分離器。
　　3.搭建了一個基于二維簡正模式的超聲分離實驗平臺，包括設(shè)計分離器連接與管路系統(tǒng)，激發(fā)分離器中的簡正波，準備懸浮液等；采用單片P