Fabrikasjon og karakterisering av tykkelse modus Piezoelektriske enheter for forstøvning og acoustofluidics

Disse teknikkene kan brukes til å svare på spørsmål om resonansfrekvens, vibrasjonsmodusspenning, vibrasjonsalitud og hvordan transdusere med disse egenskapene fungerer som forstøvere. Med informasjon fra disse analysene, er det mulig å kvantifisere effekten av uavhengige variabler og eksperimenter som involverer tykkelsesmodustransdusere. Denne teknikken muliggjør utvikling av enheter som kan brukes til å forstøve legemidler for behandling av luftveissykdommer som lungebetennelse.

Disse metodene er nyttige for å karakterisere forstøvningsfenomener og kan brukes på studiet av kapillære bølger på overflaten av en dråpe. Fordi mange konkurrerende faktorer må balanseres, kan det være vanskelig å oppnå kontinuerlig forstøvning. Juster strømtilførselen, vekeposisjonen og vekeretningen og følg hvordan atferden endres.

Mange av disse teknikkene er enkle å utføre etter demonstrasjon, men krever litt fingerferdighet og romlig bevissthet som ikke kommer over i tekst. For å montere en tilpasset transduserholder, loddete to overflatemonteringsfjærkontakter til hver av to tilpassede trykte kretskort og klipp de ytre kontaktene slik at de ikke kortslutter kretsen. Trykk på piggene i de belagte hullene på de tilpassede brettene slik at piggene peker bort fra hverandre.

Bruk bord avstandsslene og skruene til å koble de to tilpassede kretskortene slik at kontaktene bare er i kontakt med hverandre. Juster avstanden med plastskivene etter behov. Skyv deretter en 3 x 10 millimeter transduser mellom det indre par kontakter.

Hvis du vil identifisere resonansfrekvensen ved impedansanalyse, kobler du en transduser til den åpne porten på nettverksanalysatoren og velger S11-refleksjonskoeffisientparameteren via brukergrensesnittet til nettverksanalysatoren. Velg frekvensområdet av interesse og utfør frekvensfeiingen. Velg deretter lagre tilbakekalling og lagre sporingsdata for å eksportere dataene til et passende databehandlingsprogram for å identifisere de nøyaktige minimale plasseringene.

For å karakterisere vibrasjonen ved LDV plasserer du en transduser i pogoplatekontakt på LDV-fasen og kobler pogo-proben til signalgeneratoren. Kontroller at riktig mål er valgt i oppkjøpsprogramvaren og fokuser mikroskopet på overflaten av svingeren. Velg definer skannepunkter og innstillinger.

Ett enkelt punkts skanning gir brukeren vibrasjonsalitud på ett enkelt punkt. For å bestemme vibrasjonsmodus og resonans må det utføres en områdeskanning. Under kategorien Generelt velger du FFT- eller tidsalternativet avhengig av om skanningen utføres i frekvens- eller tidsdomenet, og angir antall gjennomsnitt.

Kontroller at de aktive boksene er merket i kanalfanen, og juster referanse- og hendelseskanalene for å velge maksimal signalstyrke fra underlaget. Hvis målingen utføres under enkeltfrekvenssignal i kategorien generator, velger du Sine fra bølgeformtrekkslisten. Hvis det er under ett enkelt bånd, velger du MultiCarrierCW.

Deretter endrer du båndbredde- og FFT-linjene i kategorien frekvens for å justere skanneoppløsningen for en frekvensdomeneskanning. Hvis tidsdomenemålingene utføres, endrer du samplingsfrekvensen i tidsfanen. For å lage væskeforsyningssystemet, velg en 25 millimeter lang 2 millimeter diameter veke bestående av en bunt av fibre av en hydrofil polymer designet for å transportere akquiesce væske.

Trim den ene enden av veken slik at den danner en asymmetrisk spiss og deretter sette den inn i en Luer låsesprøyte med ønsket kapasitet, slik at veken kan strekke seg på 15 millimeter utover enden. Lås en sprøytespiss på sprøyten som gir en tettsittende passform rundt veken og monter enheten slik at veken er 10 til 90 grader fra horisontal og spissen av veken er bare i kontakt med kanten av svingeren. Fyll deretter sprøyten med vann.

Sett spenningen til null og bruk et kontinuerlig spenningssignal ved resonansfrekvensen som bestemmes ved hjelp av impedansanalysatoren. Øk spenningen til væsken forstøves kontinuerlig uten at enheten flommer eller tørker ut. Hvis de foreslåtte justeringene mislykkes, grovere gulloverflaten av transduseren i nærheten av vekekontaktpunktet med fint sandpapir uten å fjerne gullet helt.

For å observere enhetsdynamikken via høyhastighetsbilde, monterer du et høyhastighetskamera horisontalt på et optisk bord og plasserer en svinger i pogo platekontakt på et XYZ-stadium nær kameraens brennvidde. Plasser en diffus lyskilde minst én brennvidde på motsatt side av svingeren fra kameraet og bruk en pipette til å plassere en forsefall på overflaten av svingeren. Juster kamerafokuset og XYZ-posisjonen for å bringe væskeprøven i skarpt fokus og velg en bildefrekvens som er minst dobbelt så stor som denne frekvensen i henhold til Nyquist-hastigheten for å unngå utjevning.

Juster lysintensiteten, kameralukkeren eller begge for å optimalisere kontrasten mellom væsken og bakgrunnen. Koble deretter alligatorklipp fra den forsterkede signalgeneratoren til pogo-probeledningene og ta opp fenomenet ved samtidig å utløse videoen i kameraprogramvaren og bruke spenningssignalet. For laserspøsingsanalyse av dråpestørrelsen, juster lasersender- og laser mottaksmodulene langs skinnen på laserspødsystemet med et 20 til 25 centimeter gap mellom de to modulene.

Stivt montere en plattform i dette gapet slik at når svingeren og væskeforsyningsenheter er plassert på den, vil forstøvet tåke bli kastet ut i laserstrålebanen. For å lette denne justeringen, slå på laserstrålen og velg verktøy, laserkontroll og laser på. Fest transduserhullet til plattformen.

Fest væsketilførselsenheten til en artikulert arm. Plasser væsketilførselsenheten slik at vekens spiss bare er i kontakt med kanten av svingeren og bruk alligatorklemmer til å koble signalkilden til spiketerminalene på transduserholderen og klikke på ny standard driftsprosedyre i laserspøkesystemprogramvaren. Sett malen til standard kontinuerlig og prøveperiode til 1.

Klikk sprayprofil under databehandling for å angi banelengden til 20 millimeter. Klikk alarmer for å fjerne merket for bruk standardverdier og angi minimumsoverføringen til 5 og 1%, og minimumsspysingen til 50 og 10. Når alle parameterne er angitt, klikker du start standard driftsprosedyre og velger den opprettede prosedyren.

Fyll væsketilførselsbeholderen med vann opp til ønsket nivå og noter volumet. Når målingen har startet, slår du på spenningssignalet og starter stoppeklokken så snart forstøvningen begynner. Når ønsket volum av væske er forstøvet, slå av spenningssignalet mens du stopper stoppeklokken og registrerer det endelige volumet.

I den resulterende målingen histogrammet velger du den delen av dataene der forstøvningen skjedde som forventet, og signalet på mottakeren var sterkt nok til å være statistisk signifikant. Klikk gjennomsnitt og greit for å generere en distribusjon basert på de valgte dataene. Kopier deretter og dataene til en tekstfil og lagre med et passende filnavn.

Karakteriseringen av disse enhetene inkluderer bestemmelse av resonansfrekvensen og harmoniske ved hjelp av en impedansanalysator. I denne representative analysen ble den grunnleggende frekvensen av enhetene funnet å være nær syv megahertz som spådd av tykkelsen på underlaget. Videre karakterisering ved hjelp av ikke-kontakt laser Doppler vibrometry kan brukes til å bestemme omfanget og forskyvning av substratet, som vanligvis er i nanometerområdet.

I tillegg kan dråpevibrasjonen evalueres ved høyhastighetsbildebehandling, og forstøvningsdynamikken kan bestemmes ved å måle dråpestørrelsesfordelingen. Husk at for å oppnå forstøvning må svingeren opereres med en tykkelsesmodus resonansfrekvens. Hvis enheten underpresterer, kan det hende at du ikke har riktig frekvens.

Ved hjelp av denne protokollen som grunnlag kan mange tykkelsesmodusparametere varieres og sammenlignes som elektrodetykkelse eller sidedimensjoner. Etter å ha etablert denne protokollen med vann, kan tykkelsesmodus transdusere nå brukes sammen med andre væsker for applikasjoner som lungemedisinlevering, kjøling og koding.