電滲流檢測系統(tǒng)及數(shù)字高壓直流電源的設(shè)計與研究.pdf

1、電滲流檢測是系統(tǒng)研究微流體輸運特性、電泳分離、表面改性等的重要實驗手段,并對微通道表面設(shè)計、微流體的精確操控、環(huán)境生物的微量分析等應(yīng)用而言又具有重要意義。外加電場的電驅(qū)動在微流體驅(qū)動技術(shù)中已經(jīng)起到了不可替代的作用,并在芯片毛細(xì)管電泳系統(tǒng)中占據(jù)著主導(dǎo)地位。為了更好的進(jìn)行微流控研究,特別是微流體檢測實驗研究,設(shè)計一種微流體電滲泵專用數(shù)字直流高壓電源就有了現(xiàn)實需要,其不僅可以為電滲流自動、快速、高效實驗檢測創(chuàng)造條件,又能夠為電滲驅(qū)動提供驅(qū)動力

2、。
　　 本文就是在微流體驅(qū)動與控制技術(shù)相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,針對電滲驅(qū)動和電滲流檢測而展開的,主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　 1、根據(jù)電滲泵驅(qū)動的基本原理及其高電壓驅(qū)動的性能要求,在主電路設(shè)計中把Buck變換電路作為電壓調(diào)節(jié)的核心電路,并詳細(xì)分析與設(shè)計了全波整流電路、Buck變換電路、全橋逆變電路、倍壓整流電路、高頻變壓器等,其目標(biāo)高壓的直流輸出是通過高頻變壓器升壓和倍壓整流實現(xiàn)的。
　　 2、高壓直流電源的控制系

3、統(tǒng)以DSP芯片(TMS320F2812)為控制核心,硬件設(shè)計部分主要完成了Buck驅(qū)動電路、逆變驅(qū)動電路、電源電壓采集電路、V/F轉(zhuǎn)換及電滲流電壓采集電路等的設(shè)計,軟件設(shè)計部分主要包括了占空比固定與變化的兩種PWM信號產(chǎn)生程序、串口通信上下位機軟件及電滲流電壓采集程序等,并基于開發(fā)軟件CCS3.3完成了部分控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。
　　 3、為了驗證電源主電路設(shè)計和控制算法的可行性,對設(shè)計的高壓電源運用Simulink/PowerS

4、ystem工具箱,結(jié)合PI算法進(jìn)行了仿真實驗:目標(biāo)輸出設(shè)置為4000V時,穩(wěn)定后高電壓輸出在4000±2V以內(nèi);以周期為0.01s的間隔呈周期性波動;對仿真圖形離散放大后,得出本高壓電源設(shè)計的紋波系數(shù)為0.0005。
　　 4、通過對電滲流及其各種檢測原理進(jìn)行了解和詳細(xì)分析,并結(jié)合電滲流電流監(jiān)測法原理設(shè)計了基于虛擬儀器的微通道電滲流檢測系統(tǒng)。最后,在不同電場強度作用同種濃度液體下和相同電場強度作用不同濃度液體下,完成了微通道電滲