为了准确获得压电泵泵腔容积的变化量,需要对压电振子的变形特性进行理论分析.将压电双晶片的受力模型分成2部分,即中间压电陶瓷和金属基板的3层复合部分,以及外部的金属基板部分.应用弹性薄板的小挠度弯曲变形理论,推导出固定边界条件下双晶片振动时的容积变化方程.结果表明:压电双晶片振动时容积变化的大小,是与双晶片的几何参数、材料的性能参数以及驱动电压有关的量.为了验证理论推导的正确性,对铜基板直径为35 mm、压电陶瓷直径为29 mm的压电双晶片,在不同直流电压驱动下中心点振幅进行非接触式激光测试,并将测试结果与理论计算值进行比较,结果表明:理论计算值要略大于实际测试值,两者之间存在20％左右的误差,但存在着一致性.应用泵腔容积变化量的理论计算方法,计算得到利用该压电振子制作的单腔压电泵在110 V,200 Hz正弦电压信号的作用下,泵腔每次振动产生的容积变化量约为128.81 mm3,理论上最大输出流量为3 091 mL/min.
圆形压电双晶片 弯曲变形 容积 压电泵 输出流量