CN108873950A - 微流量控制装置及其控制和阀门检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微流量控制装置及其控制和阀门检测方法,包括流体管道、流体驱动机构;多个流体驱动机构在流体管道内部,且沿流体管道延伸方向依次分布;所述流体驱动机构包括电导通件、变形件;所述变形件包括磁致、电致或者热致变形部件;能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动。本发明在流体管道管径不变的情况下,就可以高度集成流体驱动机构,实现流量的步进式的驱动,并且可以灵活地切换沿流体管道不同的两个方向驱动。本发明可以采用磁力驱动方式,也提供了采用磁之外的电的控制方式,从而尤其适用于存在磁干扰或者不能生成磁干扰的场合中使用。
Description
技术领域
本发明涉及检测传感器技术与致动器领域,具体地,涉及一种微流量控制装置及其控制和阀门检测方法。尤其是是一种能够作为微流量泵以及阀门的微流量控制装置。
背景技术
磁电效应是指外加磁场可以改变介质的电极化性质的现象。将磁电效应应用于自传感驱动领域具有很大的潜力。现有的专利文献,例如自传感驱动装置,公开号为CN102122900A,授权日为2013年01月09日,发明名称为《自传感驱动装置》的中国专利申请,提供了一种精密检测技术领域的自传感驱动装置,包括:套筒、输出杆、导向机构、推力压电传感体和伸缩驱动装置,导向机构活动设置于套筒内,推力压电传感体和伸缩驱动装置固定连接,输出杆的中部与导向机构固定连接且末端与推力压电传感体或伸缩驱动装置相连接。该专利文献具有可以同时感知驱动器所产生的驱动位移和驱动负载的能力,通过对驱动位移或驱动负载的感知信号的反馈应用可以实现驱动器在闭环控制下的精密驱动。但是这些专利文献申请提出的自传感驱动装置,是基于压电效应传感的,本发明创新的应用基于磁力驱动的磁电效应设计具有流体传感的驱动阀门。
此外,目前的微流量控制装置多在管道外部设置相应的驱动机构,集成度低导致体积较大,难以与微流量控制装置的应用场合相适应。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种微流量控制装置及其控制和阀门检测方法。
根据本发明提供的一种微流量控制装置,包括流体管道、流体驱动机构;
多个流体驱动机构在流体管道内部,且沿流体管道延伸方向依次分布;
所述流体驱动机构包括电导通件、变形件;
所述变形件包括磁致变形部件、电致变形部件以及热致变形部件中的任一种或任多种部件;
所述电导通件包括电磁线圈和/或导线;
磁致变形部件位于电磁线圈形成的磁场中;
磁致变形部件在电磁线圈所形成磁场的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动;
电致变形部件在导线所通入电信号的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动。
优选地,所述流体驱动机构还包括:磁偏置结构、敏感部件;
所述磁致变形部件包括导磁结构;
导磁结构位于磁偏置结构的偏置磁场中;
导磁结构具有磁场回路间隙;
电磁线圈缠绕在导磁结构上;
敏感部件安装在导磁结构上;
所述磁场回路间隙与所述流体管道的流体管道壁共同构成流体管道开口;
所述磁偏置结构提供偏置磁场;
所述导磁结构形成磁场回路;
所述电磁线圈提供交流磁场激励;
所述敏感部件采集导磁结构在交流磁场、偏置磁场以及待检测变量共同作用下产生的磁驱动力所引发的磁电转化信号。
优选地,所述敏感部件采集导磁结构在交流磁场、偏置磁场以及待检测变量共同作用下在所述磁场回路间隙处产生的磁驱动力所引发的磁电转化信号;
所述导磁结构采用如下任一种磁性材料或者任多种磁性材料的连接组合体:
-软磁非金属铁氧体材料;
-金属磁性材料;
-非晶及纳米材料或合金;
所述电磁线圈的输入电流固定,提供恒定交流磁场;
所述磁偏置结构采用如下任一种部件或者任几种部件的连接组合体:
-永磁体;
-电磁体;
-导磁材料;
所述磁偏置结构相对于磁场回路间隙的位置固定,提供恒定偏置磁场;
敏感部件为嵌于导磁结构中的力电材料体;
所述力电材料体采用如下任一种材料体或者任几种材料体的连接组合体:
-压电材料体;
-压阻材料体;
-碳纳米管材料体;
-力磁电材料体;
所述敏感部件为悬臂梁结构;或者,所述敏感部件嵌于导磁结构端部。
优选地,所述流体驱动机构还包括膜片;
所述磁致变形部件包括磁体部;
磁体部设置在膜片内;
两个膜片之间形成储液腔室;
储液腔室通过贯穿磁体部与膜片的通孔连通外部的流体管道内腔;
在电磁线圈所形成磁场的作用下,磁体部带动膜片以内收或者外扩的形式变形,膜片随磁体部以相同形式变形改变储液腔室的体积,以改变流体压力。
优选地,相邻的所述流体驱动机构之间共用一膜片与一磁体部;或者
相邻的所述流体驱动机构之间存在距离。
优选地,所述流体驱动机构还包括刚性竖壁;
所述电致变形部件包括双层压电膜;
双层压电膜与刚性竖壁共同界定出储液腔室;
储液腔室通过贯穿刚性竖壁的通孔连通外部的流体管道内腔;
导线电连接双层压电膜;
双层压电膜能以内收或者外扩的形式变形,以改变储液腔室的体积。
根据本发明提供的一种上述的微流量控制装置的控制方法,通过对外部磁场的控制,使得导磁结构在外部磁场的作用下改变磁场回路间隙的大小,从而实现对流体管道开口的驱动,进而驱动流体管道中的流体。
根据本发明提供的一种微流量控制装置的阀门检测方法,利用上述的微流量控制装置,对在所述磁场回路间隙处产生的磁驱动力所引发的磁电转化信号进行检测,得到检测电信号;
根据目标传感电信号的频率响应得出待检测变量;
或者通过改变电磁线圈的输入,直至与待检测变量对应产生的电信号消失,此时输入的交流磁场与待检测变量引起的磁场相抵消,进而得出待检测变量。
根据本发明提供的一种上述的微流量控制装置的控制方法,通过对电导通件所通入电流的控制,使得变形件变形,进而实现对储液腔室的体积的改变,进而驱动流体管道中的流体。
根据本发明提供的一种上述的微流量控制装置的控制方法,沿流体管道延伸方向,依次令流体驱动机构执行动作,实现流体的步进式流动。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明提供的微流量控制装置,在流体管道管径不变的情况下,就可以高度集成流体驱动机构,实现流量的步进式的驱动,并且可以灵活地切换沿流体管道不同的两个方向驱动。本发明可以采用磁力驱动方式,也提供了采用磁之外的电的控制方式,从而尤其适用于存在磁干扰或者不能生成磁干扰的场合中使用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1至图3示出第一实施例中的微流量控制装置;
图4至图7示出第二实施例中的微流量控制装置;
图8至图9示出第三实施例中的微流量控制装置;
图10至图11示出第四实施例中的微流量控制装置;
图1为本发明提供的第一实施例中自传感驱动阀门实施例的结构及工作原理示意图;
图2为本发明提供的第一实施例中组合微流量控制装置实施例的结构示意图。
图3为本发明提供的第一实施例中组合微流量控制装置实施例的工作原理示意图;
图4为单个流体驱动机构中磁致变形部件自然状态下的结构示意图,此时储液腔室904处于自然状态;
图5为单个流体驱动机构中磁致变形部件内收状态下的结构示意图,此时储液腔室904处于压缩状态;
图6为单个流体驱动机构中磁致变形部件外扩状态下的结构示意图,此时储液腔室904处于扩展状态;
图7为第二实施例中的微流量控制装置的结构示意图;
图8、图9为第三实施例中的微流量控制装置的结构示意图与工作原理示意图;
图10、图11为第四实施例中的微流量控制装置的结构示意图与工作原理示意图。
图中示出:
1 为磁偏置结构
2 为导磁结构
3 为电磁线圈
4 为敏感部件
5 为磁回路间隙
6 为流体管道壁
δ 为待检测流体变量
Hdc 为磁偏置结构1提供的偏置磁场
Hac 为电磁线圈3在输入电流I时提供的交流磁场
V 为敏感部件输出的检测电信号
F0(Hac,Hdc)+ΔF(δ) 为交流磁场、偏置磁场以及待检测流体变量共同作用下在磁场回路间隙5上产生的交变磁场力,磁场回路间隙5中圆圈符号表示流体流动方向。
21 为流体
22 为①号自传感驱动阀门
23 为②号自传感驱动阀门
24 为③号自传感驱动阀门
25 为流体管道
26 为步进式驱动前进的流体
901 为膜片
902 为通孔
903 为磁体部
904 为储液腔体
905 刚性竖壁
906 为双层压电膜
907 为导线
I1,I2,I3 分别为不同自传感驱动阀门的控制电流
V1,V2,V3 分别为不同自传感驱动阀门的检测电信号。
水平单箭头表示,步进式流量泵流量流动方向;
双箭头表示,阀门运动方向。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种微流量控制装置,包括流体管道、流体驱动机构;多个流体驱动机构在流体管道内部,且沿流体管道延伸方向依次分布;所述流体驱动机构包括电导通件、变形件;所述变形件包括磁致变形部件、电致变形部件以及热致变形部件中的任一种或任多种部件;所述电导通件包括电磁线圈3和/或导线907;磁致变形部件位于电磁线圈3形成的磁场中;磁致变形部件在电磁线圈3所形成磁场的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动;电致变形部件在导线907所通入电信号的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动。需要说明的是,所述微流量控制装置根据不同的使用目的,可以作为一种泵,也可以作为一种阀。
第一实施例
如图1至图3所示,示出了本发明的第一实施例。在本实施例中,本发明提供了一种具有磁电式自传感驱动阀门的微流量控制装置,其中:导磁结构形成磁场回路,并留有磁场回路间隙,作为流体管道开口;导磁结构上绕有电磁线圈以提供交流磁场激励;磁偏置结构为导磁结构提供偏置磁场激励;当偏置磁场与交流磁场施加于导磁结构时,在磁场回路间隙上产生交变磁场力;流体压力会引起磁场回路间隙大小的变化,进而改变磁场力的大小;力电式敏感部件在交变磁力的驱动下,产生形变进而产生对应流体变量的检测电信号;在磁力作用下,磁场回路间隙大小可控,即流体管道开口可控。本发明创新性的将磁力驱动的磁电效应用于自传感驱动阀门,实现了一种新型的检测机理和驱动阀门。所述力电材料体采用如下任一种材料体或者任几种材料体的连接组合体:压电材料体;压阻材料体;碳纳米管材料体;力磁电材料体;其中,所述力磁电材料体能够因受到外力作用而产生磁场,磁场又感生出电信号。
具体地,流体驱动机构作为一种基于磁力驱动的磁电式自传感驱动阀门,包括:磁偏置结构1、导磁结构2、电磁线圈3、敏感部件4以及流体管道壁6,所述导磁结构2用以形成磁场回路,其磁场回路中留有间隙,记为磁场回路间隙5;所述电磁线圈用以提供交流磁场激励;所述磁偏置结构用以提供偏置磁场;磁场回路间隙5与流体管道壁6共同构成流体管道开口;所述敏感部件4用于敏感导磁结构在交流磁场、偏置磁场以及流体压力共同作用下产生的磁驱动力所引发的磁电转化信号;在磁力作用下,磁场回路间隙大小可控。其中:
所述待检测流体变量δ为流体压力或流量。
进一步地,所述导磁结构2采用如下任一种磁性材料或者任多种磁性材料的连接组合体:软磁非金属铁氧体材料;金属磁性材料,例如硅钢片、坡莫合金等;非晶及纳米材料或合金。
进一步地,所述电磁线圈3缠绕于导磁结构2上,其输入电流固定,提供恒定交流磁场。
进一步地,所述磁偏置结构1采用永磁体。
进一步地,所述敏感部件4为嵌于导磁结构2中的力电材料,例如压电材料、压阻材料或者压磁材料,构成悬臂梁结构。
进一步地,所述磁偏置永磁体位置固定,进而提供恒定的偏置磁场。
进一步地,在交流磁场、偏置磁场和待检测流体变量的共同作用下,在磁回路间隙5上会产生交变的磁场力。
进一步地,所述敏感部件4采集的磁电转化信号,通过如下任一种方式传输:
-电缆接触式;
-永磁非接触式;
-无线射频信号传输式。
进一步地,待检测流体变量由敏感部件4产生的检测的电信号的频率响应得到。
进一步地,要实现驱动阀门功能时,通过改变电磁线圈3输入电流,改变磁场回路间隙5处磁力大小,实现磁场回路间隙5大小的控制。
本发明的工作原理为:导磁结构2在外加磁场的作用下会被磁化,从而形成磁场回路。缠绕于导磁结构2上的电磁线圈3通输入电流时,会给导磁结构2施加一个交流磁场。磁偏置结构1给导磁结构2施加一个偏置磁场。磁场回路间隙5作为流体管道开口,所流过流体的压力会作用于导磁结构2上,从而改变流体管道开口大小。在交流磁场、偏置磁场和流体压力的作用下,在磁场回路间隙5处会形成交变磁场力。嵌有敏感部件4的导磁结构部分为悬臂梁结构,在磁场力的作用下,会产生振动。敏感部件4因振动发生形变,进而形成检测电信号。可以根据电信号的频率响应得出待检测变量,也可以改变电磁线圈的输入,直至检测电信号消失,此时输入的交流磁场与待检测变量引起的磁场相抵消,进而得出流体压力、流量等检测值。导磁结构2在外部磁场的作用下,磁场回路间隙5的大小可控,亦即管道开口可控实现驱动阀门的功能。多个磁电式自传感驱动阀门组合排列,通过外部控制,依次关闭阀门完成微流量的步进式前进,实现微流量控制装置的功能。
更为具体地,如图2、图3所示,对于本发明提供的微流量控制装置,本领域技术人员可以将本实施例理解为上述自传感驱动阀门实施例的优选例。其中每一个自传感驱动阀门与前述实施例一致。在管道上布置三个自传感驱动阀门。
进一步地,控制①号自传感驱动阀门22输入电流I1,可以关闭管道开口,导磁结构所占据的管道体积部分的流体,将向前流动。
进一步地,依次控制自传感驱动阀门的开关,可以形成步进式的流体驱动,从而形成步进式微流量控制装置。
第二实施例
图4至图7示出本发明的第二实施例。在本实施例中,根据本发明提供的一种微流量控制装置,包括流体管道、流体驱动机构;多个流体驱动机构在流体管道内部,且沿流体管道延伸方向依次分布;所述流体驱动机构包括电导通件、变形件;所述变形件包括磁致变形部件;所述电导通件包括电磁线圈3;磁致变形部件位于电磁线圈3形成的磁场中;磁致变形部件在电磁线圈3所形成磁场的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动。
具体地,如图4所示,所述流体驱动机构还包括膜片901;所述磁致变形部件包括磁体部903;磁体部903设置在膜片901内;两个膜片901之间形成储液腔室904;储液腔室904通过贯穿磁体部903与膜片901的通孔902连通外部的流体管道内腔;在电磁线圈3所形成磁场的作用下,磁体部903带动膜片901以内收或者外扩的形式变形,膜片901随磁体部903以相同形式变形改变储液腔室904的体积,以改变流体压力。相邻的所述流体驱动机构之间存在距离。
第二实施例的工作原理为:
在自然状态下或者在初始状态下,图4中两个磁体部903的位置使得两个膜片901保持在平展状态。当电磁线圈3通入电流所产生的磁场能够驱使磁体部903发生位移。
如图5所示,电磁线圈3产生的磁场方向中,N极位于图左侧,S极位于图右侧。从而两个磁体部903相互靠近,带动膜片901内收,从而使得储液腔室904的空间变小,储液腔室904中的一部分液体通过通孔902排出。
如图6所示,电磁线圈3产生的磁场方向中,N极位于图右侧,S极位于图左侧。从而两个磁体部903相互远离,带动膜片901外扩,从而使得储液腔室904的空间变大,储液腔室904外的管道中的一部分液体通过通孔902流入储液腔室904,可以理解为将液体吸入储液腔室904。
如图7所示,示出了3个依次设置的流体驱动机构。对于这3个流体驱动机构,分别通过对电磁线圈所通入电流的控制,使得膜片901变形,进而实现对储液腔室904的体积的改变,进而驱动流体管道中的流体。当沿流体管道延伸方向,依次令流体驱动机构执行动作时,就能够实现流体的步进式流动。具体地:
1初始时,令图7示出的左中右3个储液腔室904处于自然状态;
2令左侧储液腔室904内收,且令中间储液腔室904外扩,这样获得了压力差,从而位于左侧储液腔室904与中间储液腔室904之间管道中的液体因压力差进而有一部分液体进入中间储液腔室904;
3令左侧储液腔室904保持内收,且令中间储液腔室904内收,右侧储液腔室904外扩,这样获得了压力差,从而位于中间储液腔室904与右侧储液腔室904之间管道中的液体因压力差进而有一部分液体进入右侧储液腔室904;
4令左侧储液腔室904保持内收,且令中间储液腔室904保持内收,右侧储液腔室904内收,从而位于右侧储液腔室904内的一部分液体因压力差而流入其右侧的管道。
这样,就完成了流量沿图中由左向右的步进驱动。同理,本发明同样可以实现流量沿图中由右向左的步进驱动。
需要说明的是,在同一个流体驱动机构中,可以有一组膜片901和磁体部903,也可以有两组膜片901和磁体部903。对于有两组膜片901和磁体部903的流体驱动机构,可以仅仅通过电磁线圈3驱动其中的一组膜片901和磁体部903,也可以两组同时驱动,同样都可以实现改变储液腔室904空间的目的,区别在于改变的程序与改变的速率不同。
在一个变化例中,磁致变形部件替换为热致变形部件,从而通过控制热致变形部件的温度能够使得热致变形部件的形状发生改变,进而热致变形部件同样也能够驱使膜片901内收或者外扩。其中,热致变形部件可以包括温度记忆合金,例如可以将片状的温度记忆合金内嵌在膜片901中。
第三实施例
图8至图9示出本发明的第三实施例。本实施例为上述第二实施例的一个变化例。与上述第二实施例的区别在于,在本实施例中,相邻的所述流体驱动机构之间共用一膜片901与一磁体部903。
如图8、图9所示,示出了3个依次设置的流体驱动机构。对于这3个流体驱动机构,分别通过对电磁线圈所通入电流的控制,使得膜片901变形,进而实现对储液腔室904的体积的改变,进而驱动流体管道中的流体。当沿流体管道延伸方向,依次令流体驱动机构执行动作时,就能够实现流体的步进式流动。具体地:
1初始时,令图7示出的左中右3个储液腔室904处于自然状态;
2令左侧储液腔室904内收,且令中间储液腔室904外扩,这样获得了压力差,从而位于左侧储液腔室904中的液体因压力差进而有一部分液体进入中间储液腔室904;
3令左侧储液腔室904保持内收,且令中间储液腔室904内收,右侧储液腔室904外扩,这样获得了压力差,从而位于中间储液腔室904中的液体因压力差进而有一部分液体进入右侧储液腔室904;
4令左侧储液腔室904保持内收,且令中间储液腔室904保持内收,右侧储液腔室904内收,这样获得了压力差,从而位于右侧储液腔室904内的一部分液体因压力差而流入其右侧的管道。
这样,就完成了流量沿图中由左向右的步进驱动。同理,本发明同样可以实现流量沿图中由右向左的步进驱动。
第四实施例
图10至图11示出本发明的第四实施例。在本实施例中,根据本发明提供的一种微流量控制装置,包括流体管道、流体驱动机构;多个流体驱动机构在流体管道内部,且沿流体管道延伸方向依次分布;所述流体驱动机构包括电导通件、变形件;所述变形件包括电致变形部件;所述电导通件包括导线907;电致变形部件在导线907所通入电信号的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动。
具体地,所述流体驱动机构还包括刚性竖壁905;所述电致变形部件包括双层压电膜906;双层压电膜906与刚性竖壁905共同界定出储液腔室904;储液腔室904通过贯穿刚性竖壁905的通孔902连通外部的流体管道内腔;导线907电连接双层压电膜906;双层压电膜906能以内收或者外扩的形式变形,以改变储液腔室904的体积。
第四实施例的工作原理为:
在自然状态下或者在初始状态下,图10、图11中每个流体驱动机构中的双层压电膜906保持在平展状态。当导线907通入电流后能够驱使双层压电膜906改变形状,具体表现为双层压电膜906内收或者外扩以改变储液腔室904的体积。
如图10、图11所示,示出了3个依次设置的流体驱动机构。对于这3个流体驱动机构,分别通过对导线907所通入电流的控制,使得双层压电膜906变形,进而实现对储液腔室904的体积的改变,进而驱动流体管道中的流体。当沿流体管道延伸方向,依次令流体驱动机构执行动作时,就能够实现流体的步进式流动。具体地:
1初始时,令图10中示出的左中右3个储液腔室904处于自然状态;
2令左侧储液腔室904内收,且令中间储液腔室904外扩,这样获得了压力差,从而位于左侧储液腔室904中的液体因压力差进而有一部分液体进入中间储液腔室904;
3令左侧储液腔室904保持内收,且令中间储液腔室904内收,右侧储液腔室904外扩,这样获得了压力差,从而位于中间储液腔室904中的液体因压力差进而有一部分液体进入右侧储液腔室904;
4令左侧储液腔室904保持内收,且令中间储液腔室904保持内收,右侧储液腔室904内收,这样获得了压力差,从而位于右侧储液腔室904内的一部分液体因压力差而流入其右侧的管道。
这样,就完成了流量沿图中由左向右的步进驱动。同理,本发明同样可以实现流量沿图中由右向左的步进驱动。这样,就完成了流量沿图中由左向右的步进驱动。同理,本发明同样可以实现流量沿图中由右向左的步进驱动。
需要说明的是,第二实施例、第三实施例都是通过磁的作用力改变储液腔室904的体积,而在第四实施例中采用电的方式控制改变储液腔室904的体积,因此第四实施例尤其适用于存在磁干扰或者不能生成磁干扰的场合中使用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种微流量控制装置,其特征在于,包括流体管道、流体驱动机构;
多个流体驱动机构在流体管道内部,且沿流体管道延伸方向依次分布;
所述流体驱动机构包括电导通件、变形件;
所述变形件包括磁致变形部件、电致变形部件以及热致变形部件中的任一种或任多种部件;
所述电导通件包括电磁线圈(3)和/或导线(907);
磁致变形部件位于电磁线圈(3)形成的磁场中;
磁致变形部件在电磁线圈(3)所形成磁场的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动;
电致变形部件在导线(907)所通入电信号的影响下发生的形变,能够直接或者间接地驱动流体管道中的流体流动。
2.根据权利要求1所述的微流量控制装置,其特征在于,所述流体驱动机构还包括:磁偏置结构(1)、敏感部件(4);
所述磁致变形部件包括导磁结构(2);
导磁结构(2)位于磁偏置结构(1)的偏置磁场中;
导磁结构(2)具有磁场回路间隙(5);
电磁线圈(3)缠绕在导磁结构(2)上;
敏感部件(4)安装在导磁结构(2)上;
所述磁场回路间隙(5)与所述流体管道的流体管道壁(6)共同构成流体管道开口;
所述磁偏置结构(1)提供偏置磁场;
所述导磁结构(2)形成磁场回路;
所述电磁线圈(3)提供交流磁场激励;
所述敏感部件(4)采集导磁结构(2)在交流磁场、偏置磁场以及待检测变量共同作用下产生的磁驱动力所引发的磁电转化信号。
3.根据权利要求2所述的微流量控制装置,其特征在于,所述敏感部件(4)采集导磁结构(2)在交流磁场、偏置磁场以及待检测变量共同作用下在所述磁场回路间隙(5)处产生的磁驱动力所引发的磁电转化信号;
所述导磁结构(2)采用如下任一种磁性材料或者任多种磁性材料的连接组合体:
-软磁非金属铁氧体材料;
-金属磁性材料;
-非晶及纳米材料或合金;
所述电磁线圈(3)的输入电流固定,提供恒定交流磁场;
所述磁偏置结构(1)采用如下任一种部件或者任几种部件的连接组合体:
-永磁体;
-电磁体;
-导磁材料;
所述磁偏置结构(1)相对于磁场回路间隙(5)的位置固定,提供恒定偏置磁场;
敏感部件(4)为嵌于导磁结构(2)中的力电材料体;
所述力电材料体采用如下任一种材料体或者任几种材料体的连接组合体:
-压电材料体;
-压阻材料体;
-碳纳米管材料体;
-力磁电材料体;
所述敏感部件(4)为悬臂梁结构;或者,所述敏感部件(4)嵌于导磁结构端部。
4.根据权利要求1所述的微流量控制装置,其特征在于,所述流体驱动机构还包括膜片(901);
所述磁致变形部件包括磁体部(903);
磁体部(903)设置在膜片(901)内;
两个膜片(901)之间形成储液腔室(904);
储液腔室(904)通过贯穿磁体部(903)与膜片(901)的通孔(902)连通外部的流体管道内腔;
在电磁线圈(3)所形成磁场的作用下,磁体部(903)带动膜片(901)以内收或者外扩的形式变形,膜片(901)随磁体部(903)以相同形式变形改变储液腔室(904)的体积,以改变流体压力。
5.根据权利要求4所述的微流量控制装置,其特征在于,相邻的所述流体驱动机构之间共用一膜片(901)与一磁体部(903);或者
相邻的所述流体驱动机构之间存在距离。
6.根据权利要求1所述的微流量控制装置,其特征在于,所述流体驱动机构还包括刚性竖壁(905);
所述电致变形部件包括双层压电膜(906);
双层压电膜(906)与刚性竖壁(905)共同界定出储液腔室(904);
储液腔室(904)通过贯穿刚性竖壁(905)的通孔(902)连通外部的流体管道内腔;
导线(907)电连接双层压电膜(906);
双层压电膜(906)能以内收或者外扩的形式变形,以改变储液腔室(904)的体积。
7.一种权利要求2所述的微流量控制装置的控制方法,其特征在于,通过对外部磁场的控制,使得导磁结构(2)在外部磁场的作用下改变磁场回路间隙(5)的大小,从而实现对流体管道开口的驱动,进而驱动流体管道中的流体。
8.一种微流量控制装置的阀门检测方法,其特征在于,利用权利要求2所述的微流量控制装置,对在所述磁场回路间隙(5)处产生的磁驱动力所引发的磁电转化信号进行检测,得到检测电信号;
根据目标传感电信号的频率响应得出待检测变量;
或者通过改变电磁线圈(3)的输入,直至与待检测变量对应产生的电信号消失,此时输入的交流磁场与待检测变量引起的磁场相抵消,进而得出待检测变量。
9.一种权利要求4或6所述的微流量控制装置的控制方法,其特征在于,通过对电导通件所通入电流的控制,使得变形件变形,进而实现对储液腔室(904)的体积的改变,进而驱动流体管道中的流体。
10.一种权利要求1所述的微流量控制装置的控制方法,其特征在于,沿流体管道延伸方向,依次令流体驱动机构执行动作,实现流体的步进式流动。
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