원자화 및 부동 유체학을 위한 두께 모드 압전 장치의 제조 및 특성화

이러한 기술은 공명 주파수, 진동 모드 흥분, 진동 진폭 및 이러한 특성을 가진 트랜스듀서가 분무기로 수행하는 방법에 대한 질문에 답하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 분석에서 제공하는 정보를 사용하면 독립적인 변수의 효과와 두께 모드 트랜스듀서와 관련된 실험을 엄격하게 정량화할 수 있습니다. 이 기술은 폐렴과 같은 호흡기 질환의 치료를 위해 약물을 원자화하는 데 사용할 수있는 장치의 개발을 가능하게합니다.

이러한 방법은 분무 현상을 특성화하는 데 유용하며 액적 표면에 모세관 파의 연구에 적용 될 수있다. 많은 경쟁 요인이 균형을 유지해야 하기 때문에 연속 적인 분무를 달성하기어려울 수 있습니다. 전원 입력, 심지 위치 및 심지 방향을 조정하고 동작이 어떻게 변하는지 관찰합니다.

이러한 기술의 대부분은 데모 후 수행하기 간단하지만 텍스트에서 우연히 볼 수없는 몇 가지 손재주 및 공간 인식이 필요합니다. 사용자 지정 트랜스듀서 홀더를 조립하려면 두 개의 사용자 정의 인쇄 회로 기판에 스프링 접점 두 개를 솔더하고 외부 접점이 단락되지 않도록 합니다. 스파이크가 서로 멀리 지점이 될 수 있도록 사용자 정의 보드의 도금 구멍에 스파이크를 맞춥시게 합니다.

보드 스페이서와 나사를 사용하여 두 개의 사용자 지정 회로 기판을 연결하여 접점이 서로 만 접촉할 수 있습니다. 필요에 따라 플라스틱 와셔로 간격을 조정합니다. 그런 다음 내부 접지 쌍 사이에 3 x 10mm 트랜스듀서를 밀어 내다.

임피던스 분석에 의한 공진 주파수를 식별하려면 트랜스듀서를 네트워크 분석기의 오픈 포트에 연결하고 네트워크 분석기의 사용자 인터페이스를 통해 S11 반사 계수 매개변수를 선택합니다. 관심 있는 주파수 범위를 선택하고 주파수 스윕을 수행합니다. 그런 다음 리콜 저장을 선택하고 추적 데이터를 저장하여 데이터를 적절한 데이터 처리 소프트웨어 프로그램으로 내보내 정확한 최소한의 위치를 식별합니다.

LDV에 의한 진동을 특성화하기 위해 LDV 스테이지에 포고 플레이트 접촉에 트랜스듀서를 배치하고 포고 프로브를 신호 발생기에 연결합니다. 올바른 목표가 획득 소프트웨어에서 선택되고 현미경을 트랜스듀서 표면에 초점을 맞춥니다. 검색 지점 및 설정을 정의합니다.

단일 포인트 스캔은 사용자에게 단일 지점에서 진동 진폭을 제공합니다. 진동 모드와 공명을 확인하려면 영역 검사를 수행해야 합니다. 일반 탭에서 주파수 또는 시간 도메인에서 검사를 수행 중인지 여부에 따라 FFT 또는 시간 옵션을 선택하고 평균 수를 설정합니다.

채널 탭에서 활성 상자를 선택하고 참조 및 인시던트 채널을 조정하여 기판에서 최대 신호 강도를 선택합니다. 발전기 탭에서 단일 주파수 신호에서 측정이 수행되는 경우 파형 풀다운 목록에서 Sine을 선택합니다. 단일 밴드 아래에 있는 경우 MultiCarrierCW를 선택합니다.

그런 다음 주파수 탭에서 대역폭과 FFT 라인을 변경하여 주파수 도메인 스캔에 대한 검사 해상도를 조정합니다. 도메인 측정이 수행되는 경우 시간 탭의 샘플 빈도를 변경합니다. 유체 공급 시스템을 만들려면, 수용액을 수송하도록 설계된 친수성 폴리머의 섬유 묶음으로 구성된 25mm 길이의 직경 2밀리미터 의 심지를 선택합니다.

심지의 한쪽 끝을 트림하여 비대칭 팁을 형성한 다음 원하는 용량으로 Luer 잠금 주사기에 삽입하여 심지가 끝너머 15mm에서 연장할 수 있도록 합니다. 주사기에 주사기 팁을 잠그고 심지 주위에 꼭 맞는 지퍼를 장착하고 심지가 수평에서 10~90도, 심지의 끝이 트랜스듀서의 가장자리와 접촉하도록 어셈블리를 장착합니다. 그런 다음 주사기를 물로 채웁니다.

전압을 0으로 설정하고 임피던스 분석기를 사용하여 결정된 공진 주파수에서 연속 전압 신호를 적용합니다. 장치가 범람하거나 건조하지 않고 액체가 지속적으로 분화 될 때까지 전압을 증가시다. 제안된 조정이 실패하면, 금을 완전히 제거하지 않고 미세 사포로 심지 접점 근처의 트랜스듀서의 금 표면을 거칠게 합니다.

고속 이미징을 통해 장치 역학을 관찰하려면 광학 테이블에 수평으로 고속 카메라를 수평으로 장착하고 카메라의 초점 거리 근처에 XYZ 단계에 트랜스듀서를 배치합니다. 확산 광원을 카메라에서 트랜스듀서 의 반대편에 하나 이상의 초점 길이를 배치하고 파이펫을 사용하여 트랜스듀서 표면에 세실 드롭을 배치합니다. 카메라 초점과 XYZ 위치를 조정하여 유체 샘플을 날카로운 초점으로 가져오고 나이퀴스트 속도에 따라 이 주파수보다 적어도 두 배 큰 프레임 속도를 선택하여 별칭을 피하십시오.

라이트 강도, 카메라 셔터 또는 둘 다 조정하여 유체와 배경 사이의 대비를 최적화합니다. 그런 다음 증폭된 신호 발생기에서 포고 프로브 리드에 악어 클립을 연결하고 동시에 카메라 소프트웨어에서 비디오를 트리거하고 전압 신호를 적용하여 현상을 캡처합니다. 액적 크기의 레이저 산란 해석의 경우, 레이저 산란 시스템의 레일을 따라 레이저 송신 및 레이저 수신 모듈을 두 모듈 사이의 20~25cm 간격으로 조정한다.

트랜스듀서와 유체 공급 어셈블리가 배치될 때 원자화된 안개가 레이저 빔 경로로 배출될 수 있도록 이 틈에 플랫폼을 단단히 장착합니다. 이 정렬을 용이하게하려면 레이저 빔을 켜고 도구, 레이저 제어 및 레이저 를 켭니다. 트랜스듀서 구멍을 플랫폼에 수정합니다.

유체 공급 어셈블리를 관절형 암으로 수정합니다. 심지의 끝이 트랜스듀서의 가장자리와 접촉하고 악어 클립을 사용하여 신호 소스를 트랜스듀서 홀더의 스파이크 단자에 연결하고 레이저 산란 시스템 소프트웨어에서 새로운 표준 작동 절차를 클릭하도록 유체 공급 어셈블리를 배치합니다. 템플릿을 기본 연속 으로 설정하고 샘플링 기간을 1로 설정합니다.

데이터 처리에서 스프레이 프로파일을 클릭하여 경로 길이를 20mm로 설정합니다. 알람을 클릭하여 기본 값의 선택을 취소하고 최소 전송을 5% 및 1%로 설정하고 최소 산란을 50및 10으로 설정합니다. 모든 매개 변수가 설정된 경우 표준 작동 프로시저를 클릭하고 생성된 프로시저를 선택합니다.

유체 공급 저장소를 원하는 수준까지 물로 채우고 부피를 기록합니다. 측정이 시작되면 전압 신호를 켜고 원자화가 시작되는 즉시 스톱워치를 시작합니다. 원하는 양의 유체가 원자화되면 스톱워치를 중지하면서 전압 신호를 끄고 최종 볼륨을 기록합니다.

결과 측정 히스토그램에서, 원자화가 예상대로 발생하던 데이터의 부분을 선택하고 수신기의 신호는 통계적으로 유의할 만큼 강했다. 평균을 클릭하고 선택한 데이터를 기반으로 분포를 생성하려면 괜찮습니다. 그런 다음 텍스트 파일에 데이터를 복사하고 적절한 파일 이름으로 저장합니다.

이러한 장치의 특성화에는 임피던스 분석기를 사용하여 공진 주파수 및 고조파의 결정이 포함됩니다. 본 대표적인 분석에서, 장치의 기본 주파수는 기판의 두께에 의해 예측된 바와 같이 7메가헤르츠에 가깝다는 것을 발견되었다. 비접촉 레이저 도플러 진동을 이용한 추가 특성화는 일반적으로 나노미터 범위에 있는 기판의 크기 및 변위를 결정하는 데 사용될 수 있다.

또한, 액적 진동은 고속 이미징에 의해 평가될 수 있고 분무 역학은 액적 크기 분포를 측정하여 결정될 수 있다. 원자화를 달성하기 위해 트랜스듀서는 두께 모드 공명 주파수에서 작동해야 합니다. 장치가 성능이 저조한 경우 올바른 주파수에 있지 않을 수 있습니다.

이 프로토콜을 기초로 사용하면 많은 두께 모드 매개 변수가 다양하고 전극 두께 또는 측면 치수와 같이 비교할 수 있습니다. 물과 함께이 프로토콜을 확립 한 후, 두께 모드 트랜스듀서는 이제 폐 약물 전달, 냉각 및 코딩과 같은 응용 분야에 다른 유체와 함께 사용할 수 있습니다.