大连理工大学 辽宁省微纳米技术与系统重点实验室，辽宁 大连 116024
面向植入式微泵在生物医疗领域的应用需求，为了提高低电压及微型化条件下微泵的输出流量，该文设计了一种双层泵腔压电无阀植入式微泵。基于压电振子的压电耦合仿真以及微泵的电-固-液三相耦合仿真，验证了双层泵腔微泵设计的有效性，并优化了结构及驱动参数。通过实验验证了耦合仿真结果的正确性,并测试了微泵的流量范围。结果表明，微泵最优设计参数：扩散角为30°，颈宽为300 μm，上层泵腔高度为100 μm。微泵的净流量随电压的增大而增大，且适用于低频驱动。实验结果表明，双层泵腔压电无阀微泵的输出流量是传统压电无阀微泵的5.38倍。
压电微泵 双层泵腔 电-固-液耦合 压电耦合 喷嘴扩散器 piezoelectric micropump double-layer pump chamber electric-solid-liquid coupling piezoelectric coupling nozzle diffuser
1 宜宾学院智能制造学部，四川 宜宾 644000
2 盲信号处理国家级重点实验室，四川 成都 610000
针对压电快速倾斜镜（PFSM）堆叠式压电陶瓷（PZT）（Pb（Zr， Ti）O3）驱动器伸长和弯曲变形的应力集中问题，依据Timoshenko模型，分析了堆叠式PZT驱动器的伸长弯曲变形模型。基于压电耦合理论分析了堆叠式PZT驱动器动态应力与驱动电压幅值、驱动电压频率和PZT驱动器顶部柔性铰链抗弯刚度的关系。采用响应曲面法获得了300 mm口径PFSM的优化设计和工作参数。研究方法和分析结果可以为优化PFSM关键元件参数，降低堆叠式PZT驱动器应力集中，提高PFSM的耐久性和可靠性提供参考和借鉴。
压电倾斜镜 堆叠式PZT驱动器 应力集中 压电耦合 响应曲面 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0523001
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 宜宾学院物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
针对压电快速倾斜镜的反作用力对有效光学元件的复杂动态耦合干扰问题,提出了基于多体系统的刚柔耦合和基于压电耦合理论的反作用力分析方法,对压电倾斜镜的反作用力进行了分析和补偿,并获取了中心柔性铰链的热点应力。理论和实验结果表明:压电耦合求解相比于多体系统的刚柔耦合方法更能准确地反映反作用力特性,实验测得反作用力的补偿比例可以达到90.14%,与数值计算的差异为3.96个百分点。所提的反作用力分析方法和动量补偿结构可为计算和消除倾斜镜的反作用力对光学系统的耦合干扰提供借鉴。
激光光学 压电倾斜镜 多体系统刚柔耦合 压电耦合 反作用力 动量补偿
