MEMS超聲分離腔的二維簡正模式激發(fā)技術(shù)研究.pdf

1、與MEMS（Micro Electro-Mechanical System）技術(shù)結(jié)合的超聲分離方法在微流體領(lǐng)域有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景。早期的MEMS超聲分離器基于平面駐波模式（一維模式），但該分離器因存在結(jié)構(gòu)上的限制，分離效率較低，應(yīng)用受到限制。為解決上述問題，研究焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向更具有優(yōu)越性的二維駐波模式超聲分離器上。目前，二維模式超聲分離器研究初步展開，二維駐波聲場的構(gòu)建方法和分離腔二維駐波模式激發(fā)技術(shù)均呈現(xiàn)多樣性。
　　本

2、文采用簡正模式構(gòu)建二維駐波聲場，建立了分離腔二維簡正模式激發(fā)模型，最后搭建實(shí)驗(yàn)平臺，驗(yàn)證該激發(fā)方式的效果，進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容有：
　　1、研究了自由薄板與流體耦合作用下，薄板振動狀態(tài)與流體中聲場特性之間的對應(yīng)關(guān)系，并利用該對應(yīng)關(guān)系推導(dǎo)出分離腔二維簡正模式激發(fā)理論。用Matlab對分離腔內(nèi)懸浮顆粒受到的聲輻射力勢分布進(jìn)行仿真，分析顯示該激發(fā)方式的可行性。
　　2、分析、論證了分離腔二維簡正模式實(shí)際激發(fā)中存在的問題為：分

3、離腔模態(tài)共存造成的聲輻射力相對不足和分離器固定工作模式造成的絕對聲輻射力不足。圍繞上述問題，結(jié)合聲波干涉理論，引入雙聲源以及比例因子η解決分離腔模態(tài)共存；提出一種新方法——鋸齒波掃頻提高絕對聲輻射力。最后結(jié)合兩種解決方法，提出采用雙聲源波腹處反相位鋸齒波掃頻方式對分離腔（1，1）階模態(tài)實(shí)施激發(fā)。
　　3、搭建分離實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分離腔二維簡正模式激發(fā)理論，并激發(fā)出了分離腔（1，1）階模式，分離實(shí)驗(yàn)取得成功。并在此基礎(chǔ)上，對影響