CN111795814A - 一种mems微泵膜片寿命测试装置及其测试方法 - Google Patents

一种mems微泵膜片寿命测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种MEMS微泵膜片寿命测试装置及其测试方法，包括蓄压容器，其顶部设置传感器接口，侧面开设阀接口和泵接口，内部开设四通管路；四通管路的三个管口分别与传感器接口、阀接口、泵接口相通，第四管口向下贯穿蓄压容器；第四管口处的蓄压容器底面贴合膜片，膜片由压电片带动振动；传感器接口处连接压力传感器，阀接口处连接泄压支路和电磁阀，泵接口处连接补液支路和补液泵；通过控制单元控制电磁阀、补液泵工作，配合压力传感器监测，在四通管路中补充预设压力值的液体，由压电片带动膜片进行预设压力下预设次数的振动，完成寿命测试；本发明简单紧凑，使用方便，实现了微泵膜片寿命的测试，大大降低了测试周期和测试成本。

Description

一种MEMS微泵膜片寿命测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及技术膜片测试装置领域，尤其是一种MEMS微泵膜片寿命测试装置及其测试方法。
背景技术
现有技术中，MEMS微泵的加工工艺复杂、加工精度高、样品试制周期长、加工成本高；膜片作为MEMS微泵最核心的部分，膜片寿命的长短对MEMS微泵的寿命有着决定性的影响，因此，经常需要安装出配装有不同厚度、不同形状膜片的MEMS微泵，并对MEMS微泵进行寿命试验，以验证对应MEMS微泵膜片设计参数和工作参数的合理性。然而，MEMS微泵制作完成即不便于拆卸，安装测试效率低下，而且安装过程中还会造成膜片的损伤，极大地影响了测试工作的进展。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的MEMS微泵膜片寿命测试装置及其测试方法，从而实现对单片膜片的寿命测试，操作方便可靠，大大降低了测试周期和测试成本，大大提高了测试工作的效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，包括蓄压容器，蓄压容器顶部设置有传感器接口，蓄压容器侧面开设有阀接口和泵接口，蓄压容器内部开设有四通管路；所述四通管路的第一管口与传感器接口相通，四通管路的第二管口与阀接口相通，四通管路的第三管口与泵接口相通，四通管路的第四管口向下贯穿至蓄压容器底面；位于四通管路的第四管口处的蓄压容器底面贴合有膜片，膜片将第四管口的孔口遮盖住；所述膜片外底面固连有压电片，压电片与外部电源电性连接，压电片带动膜片振动；
所述蓄压容器的传感器接口处连接有压力传感器，蓄压容器的阀接口处连接有泄压支路，泄压支路上安装有电磁阀；蓄压容器的泵接口处连接有补液支路，补液支路上安装有补液泵；所述压力传感器、电磁阀和补液泵均与控制单元电性连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述蓄压容器底面开设有第一凹槽，第一凹槽顶平面上开设有第二凹槽，第二凹槽的顶平面上开设有沉孔，所述沉孔与四通管路的第四管口同心，沉孔与第四管口构成台阶孔。
所述台阶孔的台阶处放置有膜片，膜片底面压装有压板，压板容纳于沉孔内部；所述压板底面压装有压电片，压电片容纳于第二凹槽中，压电片顶面的端部向上延伸有凸台，凸台向上贯穿压板，凸台顶端与膜片底面固连；所述压电片底面压装有盖板，盖板容纳于第一凹槽中，盖板与蓄压容器固连。
所述盖板底面向上凹进于蓄压容器底面；所述盖板与蓄压容器之间通过螺栓锁装。
所述压板外圆周面与沉孔内圆周面之间嵌装有密封圈。
所述压板为环形结构，压板顶面与膜片边缘贴合，压板外圆周面与沉孔的内圆周面之间存在间隙；所述凸台向上贯穿压板的内孔。
所述膜片的尺寸大于第四管口的孔口处的尺寸。
所述膜片与压电片粘黏固连。
所述四通管路中容纳有液体；通过压力传感器检测四通管路中容纳液体的压力，通过补液支路和补液泵对四通管路中补液增压，通过泄压支路和电磁阀对四通管路中排液泄压。
一种所述的MEMS微泵膜片寿命测试装置的测试方法，包括如下步骤：
将待测试的膜片与压电片粘黏，将膜片放置于蓄压容器底面，将压电片压装于膜片下方的蓄压容器上，将压电片与外部电源电性连接；
在蓄压容器传感器接口处安装压力传感器，在蓄压容器阀接口处连接泄压支路，泄压支路上安装电磁阀，在蓄压容器泵接口处连接补液支路，补液支路上安装补液泵，将补液泵、电磁阀和压力传感器均与控制单元电性连接，则测试装置安装完成；
将补液支路端头放置于外部盛液容器中，由控制单元控制补液泵工作，通过补液泵向四通管路中补液；在该过程中，由压力传感器实时监测四通管路中液体的压力，并将监测值传输至控制单元中；
由控制单元对监测值和预设值进行比较，若监测值小于预设值，则补液泵继续工作，通过补液支路持续向四通管路中补液；若监测值大于预设值，则控制单元控制电磁阀工作，由泄压支路对四通管路中液体进行排液泄压；直至监测值与预设值一致，电磁阀、补液泵停止工作，补液完成；
外部电源工作，压电片工作，压电片带动膜片振动；
当膜片振动次数达到预设次数时，压电片停止工作，通过泄压支路将四通管路中的液体进行排液后，将压电片和膜片从蓄压容器底部拆下，观察膜片的状况，来判断其寿命的好坏，完成测试。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过控制单元控制电磁阀、补液泵工作，配合压力传感器监测，在四通管路中补充预设压力值的液体；由压电片带动膜片进行预设压力下预设次数的振动，完成寿命测试，从而实现对单片膜片进行寿命测试，操作简单、方便、可靠，大大降低了测试周期和测试成本，大大提高了测试工作的效率；
只需单独加工出膜片即可进行寿命测试，而不需要组装成MEMS微泵后再测试，大大降低了加工周期、工艺难度和加工成本，有效助力于MEMS微泵的寿命测试工作；
本发明还包括如下优点：
通过补液泵的补液和电磁阀所在泄压支路的泄压，并配合压力传感器的实时监测，使得四通管路中能够获得不同的液体压力，从而保证了膜片在寿命测试中获得不同的压力负载；而通过压电片又可调节膜片的振动频率，从而实现了膜片在寿命测试中负载、振动频率的调节，助力于膜片加速试验的实现；
本发明中膜片本身由压板压装，压板、压电片则由与蓄压容器锁装的盖板压装，安装方便；压板与蓄压容器的沉孔之间存在间隙，从而保证了膜片在测试过程中的顺利振动，压板为环形结构，压板与膜片边缘贴合，压板施力于膜片边缘，保证了安装和测试时膜片的完整性，助力于试验的顺利进行；
压板与沉孔壁面之间的密封圈，避免了液体从四通管路中经沉孔处流失，助力于寿命测试时四通管路中液体压力的稳定性。
附图说明
图1为本发明的俯视图。
图2为图1中沿A-A方向的剖视图。
图3为图2中C处的局部放大图。
图4为图1中沿B-B方向的剖视图。
图5为本发明蓄压容器的仰视图。
图6为本发明测试装置的原理连接示意图。
其中：1、蓄压容器；2、压电片；3、盖板；4、压板；5、密封圈；6、膜片；10、四通管路；11、传感器接口；12、阀接口；13、第二凹槽；14、泵接口；15、第一凹槽；16、沉孔；21、凸台。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，包括蓄压容器1，蓄压容器1顶部设置有传感器接口11，蓄压容器1侧面开设有阀接口12和泵接口14，蓄压容器1内部开设有四通管路10；四通管路10的第一管口与传感器接口11相通，四通管路10的第二管口与阀接口12相通，四通管路10的第三管口与泵接口14相通，四通管路10的第四管口向下贯穿至蓄压容器1底面；位于四通管路10的第四管口处的蓄压容器1底面贴合有膜片6，膜片6将第四管口的孔口遮盖住；膜片6外底面固连有压电片2，压电片2与外部电源电性连接，压电片2带动膜片6振动；
如图6所示，蓄压容器1的传感器接口11处连接有压力传感器，蓄压容器1的阀接口12处连接有泄压支路，泄压支路上安装有电磁阀；蓄压容器1的泵接口14处连接有补液支路，补液支路上安装有补液泵；压力传感器、电磁阀和补液泵均与控制单元电性连接。
通过控制单元控制电磁阀、补液泵工作，配合压力传感器监测，在四通管路10中补充预设压力值的液体；由压电片2带动膜片6进行预设压力下预设次数的振动，完成寿命测试，从而实现对单片膜片6进行寿命测试；通过补液泵的补液和电磁阀所在泄压支路的泄压，并配合压力传感器的实时监测，使得四通管路10中能够获得不同的液体压力，从而保证了膜片6在寿命测试中获得不同的压力负载；而通过压电片2又可调节膜片6的振动频率，从而实现了膜片6在寿命测试中负载、振动频率的调节，助力于膜片6加速试验的实现。
如图5所示，蓄压容器1底面开设有第一凹槽15，第一凹槽15顶平面上开设有第二凹槽13，第二凹槽13的顶平面上开设有沉孔16，沉孔16与四通管路10的第四管口同心，沉孔16与第四管口构成台阶孔。
台阶孔的台阶处放置有膜片6，膜片6底面压装有压板4，压板4容纳于沉孔16内部；压板4底面压装有压电片2，压电片2容纳于第二凹槽13中，压电片2顶面的端部向上延伸有凸台21，凸台21向上贯穿压板4，凸台21顶端与膜片6底面固连；压电片2底面压装有盖板3，盖板3容纳于第一凹槽15中，盖板3与蓄压容器1固连。
盖板3底面向上凹进于蓄压容器1底面，从而保证了蓄压容器1的底面能够稳定放置于外部检测平台上；盖板3与蓄压容器1之间通过螺栓锁装；膜片6本身由压板4压装，压板4、压电片2则由与蓄压容器1锁装的盖板3压装，安装方便。
压板4外圆周面与沉孔16内圆周面之间嵌装有密封圈5，通过密封圈5本身的弹性保证膜片6振动自由度的同时，密封圈5的存在避免了液体从四通管路10中经沉孔处流失，助力于寿命测试时四通管路10中液体压力的稳定性。
压板4为环形结构，压板4顶面与膜片6边缘贴合，压板4外圆周面与沉孔16的内圆周面之间存在间隙，从而保证了膜片6在测试过程中的顺利振动，压板4为环形结构，压板4与膜片6边缘贴合，压板4施力于膜片6边缘，保证了安装和测试时膜片6的完整性，助力于试验的顺利进行；凸台21向上贯穿压板4的内孔。
膜片6的尺寸大于第四管口的孔口处的尺寸。
膜片6与压电片2粘黏固连。
四通管路10中容纳有液体；通过压力传感器检测四通管路10中容纳液体的压力，通过补液支路和补液泵对四通管路10中补液增压，通过泄压支路和电磁阀对四通管路10中排液泄压。
本实施例的MEMS微泵膜片寿命测试装置的测试方法，包括如下步骤：
将待测试的膜片6与压电片2粘黏，将膜片6放置于蓄压容器1底面，将压电片2压装于膜片6下方的蓄压容器1上，将压电片2与外部电源电性连接；
在蓄压容器1传感器接口11处安装压力传感器，在蓄压容器1阀接口12处连接泄压支路，泄压支路上安装电磁阀，在蓄压容器1泵接口14处连接补液支路，补液支路上安装补液泵，将补液泵、电磁阀和压力传感器均与控制单元电性连接，则测试装置安装完成；
将补液支路端头放置于外部盛液容器中，由控制单元控制补液泵工作，通过补液泵向四通管路10中补液；在该过程中，由压力传感器实时监测四通管路10中液体的压力，并将监测值传输至控制单元中；
由控制单元对监测值和预设值进行比较，若监测值小于预设值，则补液泵继续工作，通过补液支路持续向四通管路10中补液；若监测值大于预设值，则控制单元控制电磁阀工作，由泄压支路对四通管路10中液体进行排液泄压；直至监测值与预设值一致，电磁阀、补液泵停止工作，补液完成；
外部电源工作，压电片2工作，压电片2带动膜片6振动；
当膜片6振动次数达到预设次数时，压电片2停止工作，通过泄压支路将四通管路10中的液体进行排液后，将压电片2和膜片6从蓄压容器1底部拆下，观察膜片6的状况，来判断其寿命的好坏，完成测试。
本实施例中，只需单独加工出膜片6即可进行寿命测试，而不需要组装成MEMS微泵后再测试，大大降低了加工周期、工艺难度和加工成本，有效助力于MEMS微泵的寿命测试工作。
本发明结构简单、紧凑、合理，实现了单片膜片的寿命测试，操作方便、可靠，大大降低了MEMS微泵测试周期和成本，提高了测试效率。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：包括蓄压容器(1)，蓄压容器(1)顶部设置有传感器接口(11)，蓄压容器(1)侧面开设有阀接口(12)和泵接口(14)，蓄压容器(1)内部开设有四通管路(10)；所述四通管路(10)的第一管口与传感器接口(11)相通，四通管路(10)的第二管口与阀接口(12)相通，四通管路(10)的第三管口与泵接口(14)相通，四通管路(10)的第四管口向下贯穿至蓄压容器(1)底面；位于四通管路(10)的第四管口处的蓄压容器(1)底面贴合有膜片(6)，膜片(6)将第四管口的孔口遮盖住；所述膜片(6)外底面固连有压电片(2)，压电片(2)与外部电源电性连接，压电片(2)带动膜片(6)振动；
所述蓄压容器(1)的传感器接口(11)处连接有压力传感器，蓄压容器(1)的阀接口(12)处连接有泄压支路，泄压支路上安装有电磁阀；蓄压容器(1)的泵接口(14)处连接有补液支路，补液支路上安装有补液泵；所述压力传感器、电磁阀和补液泵均与控制单元电性连接。
2.如权利要求1所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述蓄压容器(1)底面开设有第一凹槽(15)，第一凹槽(15)顶平面上开设有第二凹槽(13)，第二凹槽(13)的顶平面上开设有沉孔(16)，所述沉孔(16)与四通管路(10)的第四管口同心，沉孔(16)与第四管口构成台阶孔。
3.如权利要求2所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述台阶孔的台阶处放置有膜片(6)，膜片(6)底面压装有压板(4)，压板(4)容纳于沉孔(16)内部；所述压板(4)底面压装有压电片(2)，压电片(2)容纳于第二凹槽(13)中，压电片(2)顶面的端部向上延伸有凸台(21)，凸台(21)向上贯穿压板(4)，凸台(21)顶端与膜片(6)底面固连；所述压电片(2)底面压装有盖板(3)，盖板(3)容纳于第一凹槽(15)中，盖板(3)与蓄压容器(1)固连。
4.如权利要求3所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述盖板(3)底面向上凹进于蓄压容器(1)底面；所述盖板(3)与蓄压容器(1)之间通过螺栓锁装。
5.如权利要求3所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述压板(4)外圆周面与沉孔(16)内圆周面之间嵌装有密封圈(5)。
6.如权利要求3所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述压板(4)为环形结构，压板(4)顶面与膜片(6)边缘贴合，压板(4)外圆周面与沉孔(16)的内圆周面之间存在间隙；所述凸台(21)向上贯穿压板(4)的内孔。
7.如权利要求1所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述膜片(6)的尺寸大于第四管口的孔口处的尺寸。
8.如权利要求1所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述膜片(6)与压电片(2)粘黏固连。
9.如权利要求1所述的一种MEMS微泵膜片寿命测试装置，其特征在于：所述四通管路(10)中容纳有液体；通过压力传感器检测四通管路(10)中容纳液体的压力，通过补液支路和补液泵对四通管路(10)中补液增压，通过泄压支路和电磁阀对四通管路(10)中排液泄压。
10.一种权利要求1所述的MEMS微泵膜片寿命测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
将待测试的膜片(6)与压电片(2)粘黏，将膜片(6)放置于蓄压容器(1)底面，将压电片(2)压装于膜片(6)下方的蓄压容器(1)上，将压电片(2)与外部电源电性连接；
在蓄压容器(1)传感器接口(11)处安装压力传感器，在蓄压容器(1)阀接口(12)处连接泄压支路，泄压支路上安装电磁阀，在蓄压容器(1)泵接口(14)处连接补液支路，补液支路上安装补液泵，将补液泵、电磁阀和压力传感器均与控制单元电性连接，则测试装置安装完成；
将补液支路端头放置于外部盛液容器中，由控制单元控制补液泵工作，通过补液泵向四通管路(10)中补液；在该过程中，由压力传感器实时监测四通管路(10)中液体的压力，并将监测值传输至控制单元中；
由控制单元对监测值和预设值进行比较，若监测值小于预设值，则补液泵继续工作，通过补液支路持续向四通管路(10)中补液；若监测值大于预设值，则控制单元控制电磁阀工作，由泄压支路对四通管路(10)中液体进行排液泄压；直至监测值与预设值一致，电磁阀、补液泵停止工作，补液完成；
外部电源工作，压电片(2)工作，压电片(2)带动膜片(6)振动；
当膜片(6)振动次数达到预设次数时，压电片(2)停止工作，通过泄压支路将四通管路(10)中的液体进行排液后，将压电片(2)和膜片(6)从蓄压容器(1)底部拆下，观察膜片(6)的状况，来判断其寿命的好坏，完成测试。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Chen Yi

Inventor after: Huang Guodong

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Inventor before: Li Yingji

Inventor before: Huang Guodong

Inventor before: Huang Zhihui

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GR01 Patent grant
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