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《基于流動電位勢的自動化微小液體流量計量系統(tǒng)設計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、《自動化與儀器儀表》2016年第9期(總第203期)基于流動電位勢的自動化微小液體流量計量系統(tǒng)設計木龔磊，詹嬌，王碩(重慶市計量質量檢測研究院重慶，401123)摘要：微流控系統(tǒng)液體流量一般為每分鐘幾微升甚至幾納升，計量非常困難。微通道液體流量與電動流密切相關，流場、電場、離子場相互耦合作用使得流動時形成流動電位勢，其與流量具有定量對應關系，本研究介紹了基于流動電位勢來建立自動化微小液體流量計量系統(tǒng)的原理，并詳細介紹了系統(tǒng)設計及自動化控制實現(xiàn)方法。關鍵詞：微流控系統(tǒng)；流動電位勢；流量中圖分類號：TE863．1文獻標識碼：ADOI編碼：10．14016／j．cnki．1001—9227．
2、2叭6．09．189Abstract：TheliquidnowrateinMicronuidicsystemisgenerallvafewmicrolitersperminuteorevenafewnanolitres，themeasurementisverydimeult．Theanalyticalresultsindicatethatpressure—drivennowofanelectr01vtesolutioninmicrochannelwithcha唱edsolidsud’acesinducesastreamingpotentialacI_0ssthemicmchannel，
3、whichisproponionaltotheⅡowrate．Basedonthisp訂nciple，anowmeasurementsystemformicmnuidicsystemisproposed．Keywords：micmⅡuidics；streamingpotential；nowrate0引言隨著半導體制造業(yè)、生物工程、醫(yī)學化工等行業(yè)的興起及微機電系統(tǒng)的發(fā)展，微／納流控系統(tǒng)(Micm／nano—nuidic)已經(jīng)是目前生物醫(yī)學和分析化學領域熱門的研究課題?。微流體驅動與控制技術中，流量控制與測量是至關重要的環(huán)節(jié)。?。伴隨著微／納流控系統(tǒng)的深入研究與運用，生物醫(yī)學工程與精細化學
4、的流量測量使得流量測量正在向低端延伸，微小流量的測量需求漸漸凸顯起來“，也引起了越來越多的科學工作者的重視，應用于生物醫(yī)藥領域的液體微小流量更是當下流體計量領域急需的計量技術之一。1微小液體流量計量現(xiàn)狀由于對微／納流控系統(tǒng)的流動機理理解不透徹及運用滯后，因而目前的微／納液體流量的測量裝置大多還是基于宏觀流量測量原理，比如容積法、差壓法、質量法，基本是常規(guī)流量測量裝置的尺寸縮小化。然而，由于微／納液體流動的尺度縮小化，其流量范圍通常僅為每分鐘幾微升甚至幾納升，基于上述傳統(tǒng)宏觀測量原理的流量測量方法不可避免的具有一定的局限性。目前，國內外僅有少量關于微小液體流量測量方法的研究。官志堅。4等
5、人提出了一種依賴于光電開關的主動式活塞液體流量標準裝置，但由于在微小流量計量檢定時，多數(shù)情況下活塞移動的距離精確度要求更高且更加靈活，因此，采用固定光電開關的檢定方法存在一定局限性。德國聯(lián)邦物理技術研究院(盯B)水流量實驗室的小流量標準裝置的流量范圍為(1—2000)mL／min，裝置的不確定度為0．1％～0．2％。該裝置的研制為流量測量向低端延伸做出了良好的鋪墊，但測量的流量值仍然比較大，對微小流量不能精確測量。法國工業(yè)技術研究中心研究設計了一種微小流量計量標準裝置怕。，由稱重系統(tǒng)原標準和層流差壓件為傳遞標準組成。經(jīng)排除空氣過濾微粒之后的水源，在控制的溫度和壓力下流過不同內徑收稿日期
6、：2叭6一04—25}基金項目：重慶市科技委基金項目(cstc2013jcyjA70003)作者簡介：龔磊(198l一)，男，高級工程師，博士，主要從事流量儀表檢測及技術研究工作。(100～325¨m)和長度(1～4m)一組毛細管中的一支，監(jiān)測其在層流條件下流動，稱重計時求取流量。裝置的流量不確定度為0．1％，可檢定流量范圍為1mI／h～10L／h。但由于該套設備體積龐大，操作相當繁瑣、不易控制，為流量測量工作帶來了一定不便，不具有實際應用性、推廣性。浙江省計量科學研究院設計了一種應用于生物醫(yī)藥領域的電驅動活塞式液體微小流量計量標準檢定系統(tǒng)舊’，以活塞缸作為計量容積標準，裝置通過步進電
7、機驅動標準計量活塞缸活塞產(chǎn)生流體源，活塞缸與光柵尺配合構成流量測量系統(tǒng)，通過計算流體介質在一定測量時間內推動活塞排出活塞缸內流體體積來測量流量，可測量流量范圍為(O．1—1000)mL／h，但是裝置的準確度等級不高，其測量擴展不確定度僅為0．5％一1．0％。2基于流動電位勢的微小液體流量計量機理電動流是微／納液體流動中最主要的現(xiàn)象，指微流體系統(tǒng)的液體流場一電場一離子場多物理場耦合流動現(xiàn)象?。而研究表明，微通道流動電位勢與流量之間具有關聯(lián)，因此基
