用于原子化和抗波流体的厚度模式压电器件的制造和特性

介绍了通过锂硝酸锂板电极的直流溅射制造压电厚度模式传感器。此外，通过传感器支架和流体供应系统实现了可靠的操作，通过阻抗分析、激光多普勒振动测量、高速成像和激光散射液滴尺寸分布，可以证明表征。

这些技术可用于回答有关谐振频率、振动模式兴奋度、振动振幅以及具有这些特性的传感器如何作为雾化器运行的问题。通过这些分析提供的信息，可以严格量化涉及厚度模式传感器的独立变量和实验的效果。这项技术能够开发可用于雾化治疗肺炎等呼吸系统疾病的药物的设备。

这些方法可用于描述雾化现象，可用于研究液滴表面的毛细管波。由于许多竞争因素必须平衡，因此很难实现连续雾化。调整功率输入、灯芯位置和灯芯方向，并观察行为如何变化。

许多这些技术在演示后执行简单，但需要一些在文本中无法碰到的灵巧和空间感知。要组装自定义传感器支架，请将两个表面安装弹簧触点焊接到两个自定义印刷电路板中每个触点上，并夹住外部触点，以便它们不会短路。按将尖峰放入自定义板上的镀孔中，使尖峰彼此远离。

使用电路板等位和螺钉连接两个自定义电路板，使触点彼此接触。根据需要使用塑料垫圈调整间距。然后在内部触点之间滑动 3 x 10 毫米的传感器。

要通过阻抗分析识别谐振频率，请将传感器连接到网络分析仪的开放端口，然后通过网络分析仪的用户界面选择S11反射系数参数。选择感兴趣的频率范围并执行频率扫描。然后选择保存"保存"并保存跟踪数据，将数据导出到适当的数据处理软件程序，以识别精确最少的位置。

要用 LDV 来描述振动，请将传感器放在 LDV 级上的 pogo 板触点中，然后将 pogo 探头连接到信号发生器。确保采集软件中选择了正确的目标，并将显微镜聚焦在传感器表面。选择定义扫描点和设置。

单点扫描为用户在单个点提供振动振幅。要确定振动模式和谐振，必须执行区域扫描。在常规选项卡下，根据扫描是在频率域还是时间域中执行，选择 FFT 或时间选项，并设置平均值数。

在通道选项卡中，确保选中活动框并调整参考和事件通道，以从基板中选择最大信号强度。在发电机选项卡中，如果在单频信号下进行测量，请从波形下拉列表中选择正弦。如果它在单个频带下，请选择"多载波"。

然后在频率选项卡中，更改带宽和 FFT 线路以调整频域扫描的扫描分辨率。如果正在执行时域测量，请更改时间选项卡中的示例频率。要创建流体供应系统，请选择一个 25 毫米长、直径 2 毫米的灯芯，由一束亲水聚合物的纤维组成，用于运输默许液体。

修剪灯芯的一端，使其形成不对称的尖端，然后将其插入具有所需容量的 Luer 锁注射器中，使灯芯在 15 毫米以外延伸。将注射器尖端锁定在注射器上，在灯芯周围安装一个舒适的贴合，使灯芯与水平 10 到 90 度，且吸芯尖端与传感器边缘接触。然后将注射器装满水。

将电压设置为零，并在使用阻抗分析仪确定的谐振频率下应用连续电压信号。增加电压，直到液体连续雾化，而不会使设备充斥或干燥。如果建议的调整失败，则用细砂纸粗加工吸水器接触点附近的传感器的金表面，而不完全去除黄金。

要通过高速成像观察设备动态，请将高速摄像机水平安装在光学桌子上，并在靠近摄像机焦距的 XYZ 舞台上将传感器放在 pogo 板触点中。将漫反射光源从摄像机的传感器的对面放置至少一个焦距，并使用移液器在传感器表面放置一个表面。调整摄像机对焦和 XYZ 位置，使流体样品进入锐焦点，并根据奈奎斯特速率选择至少两倍于此频率的帧速率，以避免混叠。

调整光线强度、相机快门或两者，以优化流体和背景之间的对比度。然后将放大信号发生器中的鳄鱼夹连接到 pogo 探头引线，同时触发摄像机软件中的视频并应用电压信号，从而捕获现象。对于液滴大小的激光散射分析，调整激光散射系统导轨上的激光发射和激光接收模块，两个模块之间有 20 到 25 厘米的间隙。

在此间隙中硬安装平台，当传感器和流体供应组件放置在该平台上时，雾化雾气将喷射到激光束路径中。为了便于进行校准，请打开激光束并选择工具、激光控制和激光。将传感器孔固定到平台上。

将液体供应组件固定到铰接臂上。放置流体供应组件，使灯芯的尖端与传感器边缘接触，并使用鳄鱼夹将信号源连接到传感器支架上的尖峰端子，并单击激光散射系统软件中的新标准操作程序。将模板设置为默认连续，将采样周期设置为 1。

在数据处理下，单击喷涂配置文件将路径长度设置为 20 毫米。单击警报以取消选中使用默认值，将最小传输设置为 5 和 1%，将最小散射设置为 50 和 10。设置所有参数后，单击"启动标准操作过程"并选择创建的过程。

向液体供应储液罐加注水，达到所需水平，并注意体积。测量开始后，打开电压信号，并在雾化开始后立即开始秒表。一旦所需的液体体积被雾化，关闭电压信号，同时停止秒表并记录最终体积。

在生成的测量直方图中，选择数据中按预期进行雾化的部分，并且接收方的信号足够强大，具有统计显著性。单击"平均值"并可根据所选数据生成分布。然后将数据复制到文本文件中，然后用适当的文件名保存。

这些器件的特性包括使用阻抗分析仪确定谐振频率和谐波。在此代表性分析中，发现器件的基本频率接近基板厚度预测的 7 兆赫。使用非接触式激光多普勒振动测量的进一步表征可用于确定基板的幅度和位移，通常位于纳米范围内。

此外，通过高速成像可以评估液滴振动，通过测量液滴大小分布可以确定雾化动力学。请记住，要实现雾化，传感器必须以厚度模式共振频率工作。如果设备表现不佳，则可能频率不正确。

以该协议为基础，可以更改许多厚度模式参数，并进行比较，如电极厚度或横向尺寸。与水建立了此协议后，厚度模式传感器现在可与其他流体一起用于肺药物输送、冷却和编码等应用。