專利名稱：用于測量由壓電泵施加的壓力的系統(tǒng)以及方法
用于測量由壓電泵施加的壓力的系統(tǒng)以及方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2010年8月9日提交的美國臨時申請?zhí)?1/371,954的權(quán)益，并且該臨時申請通過引用結(jié)合在此。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的說明性實施方案總體上涉及一個用于流體的泵，并且更確切地說涉及一個泵，其中泵送腔在形狀上大致是橢圓形，具有多個端壁和一個側(cè)壁以及置于這些端壁之間的一個致動器。本發(fā)明的說明性實施方案更確切地說涉及一種圓盤式泵，該圓盤式泵具有安裝在該致動器中的一個閥和/或安裝在這些端壁之一中的一個另外的閥。
2.相關(guān)技術(shù)說明封閉腔中高幅度壓力振蕩的產(chǎn)生在熱聲學以及泵型壓縮器領(lǐng)域中已受到了顯著的關(guān)注。非線性聲學的最新發(fā)展已允許產(chǎn)生具有比先前預(yù)想可行幅度更高的幅度的壓力波。使用聲共振來實現(xiàn)從多個限定的入口和出口進行流體泵送是已知的。這可以使用在一端設(shè)有聲學驅(qū)動器的橢圓形腔來實現(xiàn)，該聲學驅(qū)動器對聲駐波進行驅(qū)動。在這種橢圓形腔中，聲壓波具有受限的幅度。已使用多個變截面腔如圓錐體、角錐體、球狀物來實現(xiàn)高幅度壓力振蕩，由此顯著增加泵送效果。在這些高幅度波中，帶有能量耗散的非線性機制受到抑制。然而，尚未將高幅度聲共振采用于其中直到最近才激發(fā)出徑向壓力振蕩的圓盤形腔中。公開為W02006/111775的國際專利申請?zhí)朠CT/GB2006/001487披露了一種具有大體上圓盤形腔的泵，該腔具有高縱橫比，即，該腔的半徑與該腔的高度的比率。這種泵具有一個大體上橢圓形的腔，該腔包括在每端處被多個端壁封閉的一個側(cè)壁。該泵還包括一個致動器，該致動器驅(qū)動這些端壁中的任一個以便使其在大致上垂直于該受驅(qū)動的端壁的表面的一個方向上振蕩。該受驅(qū)動的端壁的運動空間輪廓被描述成與腔內(nèi)流體壓力振蕩的空間輪廓相匹配，在此描述成模態(tài)匹配的一個狀態(tài)。在該泵是模態(tài)匹配時，在受驅(qū)動的端壁表面范圍內(nèi)，該致動器在腔內(nèi)流體上所做的功建設(shè)性地增加，由此增強該腔內(nèi)壓力振蕩的幅度并且傳遞高的泵效率。一個模態(tài)匹配泵的效率依賴于在受驅(qū)動的端壁與側(cè)壁之間的接合面。希望的是通過構(gòu)造該接合面來維持這種泵的效率，這樣使得該接合面不會減少或抑制該受驅(qū)動的端壁的運動，由此減輕腔內(nèi)流體壓力振蕩的幅度的任何減小。上述泵的致動器使得該受驅(qū)動的端壁在大體上垂直于該端壁或大體上平行于橢圓形腔的縱軸線的一個方向上進行振蕩運動(“位移振蕩”)，在下文中稱作受驅(qū)動的端壁在腔內(nèi)的“軸向振蕩”。該受驅(qū)動的端壁的軸向振蕩在腔內(nèi)產(chǎn)生流體的大體上成比例的“壓力振蕩”，從而形成近似于第一類貝塞爾函數(shù)的分布的徑向壓力分布，如通過引用結(jié)合在此的國際專利申請?zhí)朠CT/GB2006/001487中所描述，此類振蕩在下文中稱作流體壓力在腔內(nèi)的“徑向振蕩”。位于該致動器與該側(cè)壁之間的受驅(qū)動的端壁的一部分提供了與泵的側(cè)壁的一個接合面，該接合面減小位移振蕩的阻尼，以減輕腔內(nèi)的壓力振蕩的任何減小，該部分在下文中稱作一個(an) “擋板”或一個(a) “擋板”，如在美國專利申請?zhí)?2/477，594中更確切描述，該專利申請通過引用結(jié)合在此。該擋板的說明性實施方案以可操作方式與該受驅(qū)動的端壁的外圍部分相關(guān)聯(lián)，以便減小位移振蕩的阻尼。這類泵還要求用于控制通過泵的流體流動的一個或多個閥，并且更確切地說要求能夠以高頻率工作的多個閥。對于多種應(yīng)用而言，常規(guī)閥典型地以低于500Hz的較低頻率工作。例如，許多常規(guī)壓縮器典型地以50或60Hz工作。現(xiàn)有技術(shù)中已知的線性共振壓縮器在150與350Hz之間工作。然而，包括醫(yī)療裝置的許多便攜式電子裝置要求用于傳遞正或負壓力的泵，這些泵在尺寸上相對較小并且在工作期間相對安靜以便于提供分離的治療。為了實現(xiàn)這些目的，這類泵必須以非常高的頻率工作，從而要求閥能夠以約20kHz以及更高的頻率工作。為了以這些高頻率工作，閥必須對一個高頻率振蕩壓力進行響應(yīng)，該高頻率振蕩壓力可以被調(diào)整以便形成通過該泵的流體的一個凈流。這種閥被更確切地描述于國際專利申請?zhí)朠CT/GB2009/050614中，該專利申請通過引用結(jié)合在此。閥可以被置于第一孔或第二孔，或兩個孔中，以用于控制通過該泵的流體的流動。每個閥包括一個第一閥板和一個第二閥板，該第一閥板具有總體上垂直地延伸而貫穿其的多個孔，該第二閥板也具有總體上垂直地延伸而貫穿其的多個孔，其中該第二閥板的這些孔基本上與該第一閥板的這些孔偏移。該閥進一步包括一個側(cè)壁，該側(cè)壁被置于該第一閥板與該第二閥板之間，其中該側(cè)壁圍繞該第一閥板和該第二閥板的周長被封閉以便在該第一閥板與該第二閥板之間形成與該第一閥板和該第二閥板的這些孔流體連通的一個腔。這種閥進一步包括一個閥瓣，該閥瓣被置于該第一閥板與該第二閥板之間并且在這兩者之間是可移動的，其中該閥瓣具有基本上與該第一閥板的這些孔偏移并且基本上與該第二閥板的這些孔對齊的多個孔。響應(yīng)于穿過該閥的流體的壓差的方向上的一個改變，該閥瓣在該第一閥板與該第二閥板之間被推動。
發(fā)明簡述為了解決可能包括一個圓盤式泵或微泵的組織治療系統(tǒng)的測量和控制問題，可以利用本發(fā)明的原理來測量由該圓盤式泵產(chǎn)生的壓力以便更有效地并且經(jīng)濟地控制該圓盤式泵的工作。該圓盤式泵包括一個致動器，該致動器在一個腔內(nèi)振動，以便產(chǎn)生一個徑向壓力波從而提供一個減壓，以用于施加到如上文所述的一個負載或組織部位上?？梢允褂靡粋€或多個傳感器來測量該致動器的位移。響應(yīng)于該致動器的測量出的位移，可以測定用于該組織部位的由該圓盤式泵所產(chǎn)生的壓力?？梢哉{(diào)節(jié)該致動器的驅(qū)動信號來控制工作并且，因而控制該致動器的位移以便在該組織部位處達到一個所希望的壓力。圓盤式泵的一個實施方案包括一個圓盤式泵的外殼、擋板、致動器、傳感器以及電子電路。該擋板被固定到該圓盤式泵的外殼上以便支撐該致動器，并且可以是足夠柔性以允許該致動器振動的任何材料。該致動器和該擋板面向一個相對的底板以便在該圓盤式泵內(nèi)形成其中產(chǎn)生徑向壓力波的一個腔。該致動器可以具有一個第一表面以及一個第二表面并且直接地或間接地被連接至該擋板上。該傳感器可以被安放在該腔之外以便感測該致動器相對于該圓盤式泵的外殼的一個位置，該位置對應(yīng)于所提供的壓力。一個電子電路可以與該傳感器進行通信并且被配置成按照該致動器被激活時該致動器相對于該圓盤式泵的外殼的位置的一個函數(shù)來計算該圓盤式泵所提供的壓力。
在另一個實施方案中，一個泵體包括一個大體上橢圓形形狀的側(cè)壁，該側(cè)壁在一端被一個底壁封閉并且在另一端被一對內(nèi)板封閉以便在所述泵體內(nèi)形成用于含有流體的一個腔，其中這些內(nèi)板中與該腔相鄰的一個第一內(nèi)板包括一個中心部分以及一個外圍部分。該泵進一步包括由這些端板形成的一個致動器，其中這些內(nèi)板中的一個第二內(nèi)板以可操作方式與該第一內(nèi)板的中心部分相關(guān)聯(lián)以便響應(yīng)于被施加到使用中的所述致動器上的一個驅(qū)動信號而引起一個振蕩位移運動，由此在該腔內(nèi)產(chǎn)生流體的多個徑向壓力振蕩。該泵還包括一個擋板，該擋板柔性地連接在該側(cè)壁與該第一內(nèi)板的外圍部分之間以便促進這種振蕩位移運動。該泵還包括一個第一孔以及一個第二孔，該第一孔延伸穿過所述致動器以使流體能夠流過該腔，該第二孔延伸穿過底壁以使流體能夠流過該腔。閥被置于所述第一孔與所述第二孔中的至少一個中，并且被適配成在流體開始流過該腔時允許流體在大體一個方向上流過該腔以便為一個負載加壓或減壓，從而使得所述致動器因壓力的增加以及擋板的撓曲而移向該底壁，即從一個靜止位置移動到一個偏置位置。該泵進一步包括安裝在該腔之外的一個傳感器，該傳感器相對于所述泵體處于一個固定位置，以用于測量在流體開始流過該腔以便為負載加壓或減壓時所述致動器在該靜止位置與該偏置位置之間的任何位置處的位移。一種用于控制圓盤式泵的方法包括使用一個驅(qū)動信號來驅(qū)動在一個圓盤式泵的一個外殼內(nèi)的一個致動器。該致動器通過這種柔性的擋板而被安裝在該圓盤式泵之內(nèi)。由于該致動器響應(yīng)于驅(qū)動信號而振動，所以負載中形成的壓力增加，而氣流從自由流動狀態(tài)減為失速狀態(tài)。在壓力迫使該致動器離開靜止位置時，由于該擋板隨著該致動器一起從該致動器的固定位置朝向偏置位置撓曲，所以可以通過一個傳感器按照致動器從處于自由流動狀態(tài)的一個靜止位置至處于失速狀態(tài)的一個偏置位置的位移的一個函數(shù)來測量通過該圓盤式泵而在負載中逐漸形成的壓力。由于該致動器在該圓盤式泵的腔內(nèi)產(chǎn)生多個徑向壓力波，所以這種傳感器優(yōu)選被安放在該圓盤式泵的腔之外，這樣使得該傳感器不會干擾到該圓盤式泵自身的工作。在此披露說明性實施方案的其他目的、特征和優(yōu)點，并且這些其他目的、特征和優(yōu)點通過參閱以下附圖和詳細說明將變得明顯。
附圖簡要說明下文參閱附圖詳細描述了本發(fā)明的說明性實施方案，這些附圖通過引用結(jié)合在此并且其中

圖1A是根據(jù)第一說明性實施方案的具有展示為處于一個靜止位置的一個致動器的一個第一圓盤式泵的示意性截面圖；圖1B是根據(jù)第一說明性實施方案的展示致動器處于一個偏置位置的第一圓盤式泵的示意性截面圖；圖2A是針對該第一圓盤式泵的致動器的基礎(chǔ)彎曲模態(tài)的軸向位移振蕩的圖；圖2B是響應(yīng)于圖2A中所示的彎曲模態(tài)，在該第一圓盤式泵的腔內(nèi)的流體的壓力振蕩的圖；圖3是根據(jù)第一說明性實施方案的用于測量該第一圓盤式泵的致動器的位移的第一傳感器的放大視圖；圖4是該第一傳感器的說明性接收器的示意圖，指示了在該致動器處于靜止位置和偏置位置時的位置；圖5是具有展示為處于偏置位置的致動器的圓盤式泵的示意性截面圖，該圖包括根據(jù)第二說明性實施方案的用于測量該致動器的位移的第二傳感器的放大視圖；圖6是包括一個衍射光柵的用于測量圓盤式泵中致動器的位移的一個第三說明性傳感器；圖7是包括一個磁性元件的用于測量圓盤式泵中致動器的位移的一個第四說明性傳感器；圖8是一個圓盤式泵的用于測量和控制由該圓盤式泵產(chǎn)生的一個減壓的一個說明性電路的框圖；并且 圖9是用于控制由一個圓盤式泵產(chǎn)生的壓力的一個說明性方法的流程圖。
優(yōu)選實施方案的詳細說明圖1A和IB是根據(jù)說明性實施方案的一個說明性圓盤式泵100的截面圖的說明。如圖所不，該圓盤式泵100可以包括一個泵外殼102,該泵外殼具有一個大體橢圓形的形狀，該橢圓形形狀包括在一端被一個底壁103封閉并且在另一端通過支腿105安裝的一個橢圓形壁101，這些支腿被附接到一個電路板108或其他基板上以便支撐泵外殼102。橢圓形壁101、支腿105以及底壁103 —起形成泵外殼102。泵100進一步包括由附接到泵體的橢圓形壁101上的一個環(huán)形擋板130支撐在泵100內(nèi)的一對圓盤形內(nèi)板114、115。橢圓形壁101、底壁103、內(nèi)板114以及環(huán)形擋板130的內(nèi)表面在泵100內(nèi)形成一個腔116。腔116的這些內(nèi)表面包括為橢圓形壁101的內(nèi)表面的一個第一部分的一個側(cè)壁118，該側(cè)壁在一端被端壁120封閉，其中端壁120是端板103的內(nèi)表面并且端壁122包括內(nèi)板114的內(nèi)表面以及擋板130的一個第一側(cè)面。因此，端壁122包括對應(yīng)于內(nèi)板114的內(nèi)表面的一個中心部分，以及對應(yīng)于環(huán)形擋板130的內(nèi)表面的一個外圍部分。雖然泵100以及其部件在形狀上大體上是橢圓形，但在此披露的具體實施方案是一個圓形、橢圓形形狀。在圖1A和IB中所不的實施方案中，端壁120被展不為是一個截頭圓錐表面，但也可以大體上是平面的并且與端壁122相平行。該泵體的底壁103和橢圓形壁101可由任意合適的剛性材料形成，該剛性材料包括但不限于金屬、陶瓷、玻璃或塑料，該塑料包括但不限于注塑成型的塑料。泵100的內(nèi)板114、115 —起形成一個致動器140，該致動器以可操作方式與為腔116的這些內(nèi)表面之一的端壁122的中心部分相關(guān)聯(lián)。內(nèi)板114、115中之一必須是由一種壓電材料形成的，該壓電材料可以包括響應(yīng)于一個施加的電信號而展不出應(yīng)力的任何電活性材料，例如像一種電致伸縮或磁致伸縮材料。在一個優(yōu)選實施方案中，例如，內(nèi)板115是由響應(yīng)于一個施加的電信號而展不出應(yīng)力的壓電材料形成的，即，活性內(nèi)板。內(nèi)板114、115中另一個內(nèi)板優(yōu)選地擁有與該活性內(nèi)板類似的一個彎曲剛度，并且可以由一種壓電材料或一種電惰性材料如一種金屬或陶瓷形成。在這個優(yōu)選實施方案中，內(nèi)板114擁有與該活性內(nèi)板115類似的一個彎曲剛度，并且是由一種電惰性材料如一種金屬或陶瓷形成的，S卩，惰性內(nèi)板。當該活性內(nèi)板115被電流激發(fā)時，該活性內(nèi)板115在相對于腔116的縱軸線的一個徑向方向擴展并收縮，從而使得內(nèi)板114、115彎曲，由此使它們對應(yīng)的端壁122在大體上垂直于端壁12的方向上軸向偏轉(zhuǎn)(參閱圖2A)。在未示出的其他實施方案中，取決于泵100的具體設(shè)計以及定向，擋板130可以從頂部或底部表面支撐內(nèi)板114、115中的任一個(無論是活性還是惰性內(nèi)板)。在另一個實施方案中，致動器140可由與內(nèi)板114、115中僅之一具有傳力關(guān)系的一個裝置所替代，例如像，機械裝置、磁性裝置或靜電裝置，其中該內(nèi)板可以被形成為一個電惰性或電被動材料層，該材料層由此類裝置(未示出)以與上述方式相同的方式驅(qū)動進入振蕩狀態(tài)。泵100進一步包括從腔116延伸到泵100外部的至少兩個孔，其中這些孔中的至少一個孔含有閥以控制穿過該孔的流體的流動。盡管這些孔可位于腔116中的任何位置處，如下文更為詳細地描述，在該位置處，致動器140產(chǎn)生一個壓差，但是泵100的一個優(yōu)選實施方案包括位于底壁103的近似中心處并且延伸穿過該底壁的孔126。該孔126含有至少一個端閥。在一個優(yōu)選實施方案中，該孔126含有調(diào)節(jié)流體在如箭頭所指示的一個方向上的流動的一個閥128。因此，對于這個實施方案來說，閥128用作泵的一個進給閥。泵100進一步包括從腔116穿過致動器140的至少一個孔，其中這些孔中的至少一個含有閥以控制穿過該孔的流體的流動。盡管這些孔可以位于來自腔116的致動器140上的任何位置處，如下文更為詳細地描述，在該位置處，致動器140產(chǎn)生一個壓差，但是泵100的一個實施方案包括位于內(nèi)板114、115的近似中心處并且延伸穿過這些內(nèi)板的一個單一的孔131?？?31含有一個致動器閥132，該致動器閥調(diào)節(jié)流體在如箭頭所指示的自腔116的一個方向上的流動，這樣使得該致動器閥132用作自腔116的一個排出閥。致動器閥132通過補充進給閥128的工作來增強泵100的輸出，如下文更為詳細地描述。在此描述的腔116的尺寸應(yīng)優(yōu)選地滿足相對于腔116的高度(h)與半徑(r)之間的關(guān)系來說的某些不等式，該半徑r為腔116的縱軸線至側(cè)壁118的距離。這些不等式如下
r/h>l. 2 ;并且hVrMXKT1。米。在本發(fā)明的一個實施方案中，在腔116內(nèi)的流體是一種氣體時，腔半徑與腔高度之比(r/h)是在約10與約50之間。在這個實例中，腔116的體積可以小于約10ml。此外，在工作流體是與一種液體截然相反的一種氣體的情況下，h2/r之比優(yōu)選地在約10_6與約 ο-7米之間的一個范圍內(nèi)。此外，在此披露的腔116應(yīng)優(yōu)選地滿足與腔半徑(r)和工作頻率(f)相關(guān)的以下不等式，該工作頻率是致動器140振動以便產(chǎn)生端壁122的軸向位移的頻率。該不等式公式如下
權(quán)利要求
1.一種泵，包括一個泵體，該泵體具有一個大體上橢圓形形狀的側(cè)壁，該側(cè)壁在一端被一個底壁封閉并且另一端被一對內(nèi)板封閉以便在所述泵體內(nèi)形成用于含有一種流體的一個腔，其中這些內(nèi)板中與該腔相鄰的一個第一內(nèi)板包括一個中心部分以及一個外圍部分；由這些端板形成的一個致動器，其中這些內(nèi)板中的一個第二內(nèi)板以可操作方式與該第一內(nèi)板的該中心部分相關(guān)聯(lián)以便響應(yīng)于被施加到使用中的所述致動器上的一個驅(qū)動信號而引起一個振蕩位移運動，由此在該腔內(nèi)產(chǎn)生該流體的多個徑向壓力振蕩；一個擋板，該擋板柔性地連接在該側(cè)壁與該第一內(nèi)板的該外圍部分之間以便促進該振蕩位移運動；一個第一孔，該第一孔延伸穿過所述致動器以便使流體能夠流過該腔；一個第二孔，該第二孔延伸穿過該底壁以便使流體能夠流過該腔；一個閥，該閥被置于所述第一孔與第二孔中的至少一個中，并且被適配成在流體開始流過該腔時允許該流體在大體一個方向上流過該腔以便為一個負載加壓或減壓，由此使得所述致動器因壓力的增加以及該擋板的撓曲而從一個靜止位置到一個偏置位置地移向該底壁；以及安裝在該腔之外的一個傳感器，該傳感器相對于所述泵體處于一個固定位置，用于測量在流體開始流過該腔以便為該負載加壓或減壓時所述致動器在該靜止位置與該偏置位置之間的任何位置處的位移。
2.如權(quán)利要求1所述的泵，其中從該腔的縱軸線延伸至該側(cè)壁的該腔的半徑(r)與該腔的該側(cè)壁的高度(h)的比率大于或等于1. 2。
3.如權(quán)利要求2所述的泵，其中該腔的該高度(h)以及該腔的該半徑(r)通過以下公式進一步相關(guān)聯(lián)h2/r>4X 10_1Q米。
4.如權(quán)利要求2所述的泵，其中所述致動器驅(qū)動與其相關(guān)聯(lián)的該第一內(nèi)板以便引起以一個頻率(f)的振蕩運動。
5.如權(quán)利要求4所述的泵，其中所述致動器驅(qū)動該第一內(nèi)板以引起該振蕩位移運動， 其中該半徑(r)通過以下公式與該頻率(f)相關(guān)聯(lián).........f*~ I r*mIm其中 cs ^ 115m/s, cr ^ 1970m/s，并且 k0=3. 83。
6.如權(quán)利要求4所述的泵，其中這些徑向壓力振蕩的最低共振頻率大于約500Hz。
7.如權(quán)利要求4所述的泵，其中該頻率(f)近似等于這些徑向壓力振蕩的最低共振頻率。
8.如權(quán)利要求4所述的泵，其中該頻率(f)在這些徑向壓力振蕩的最低共振頻率的20% 之內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的泵，其中該第一內(nèi)板的振蕩位移運動在模態(tài)振型上與這些徑向壓力振蕩相匹配。
10.如權(quán)利要求1所述的泵，其中所述擋板是一個柔性膜。
11.如權(quán)利要求10所述的泵，其中該柔性膜是由塑料形成的。
12.如權(quán)利要求11所述的泵，其中柔性膜的環(huán)形寬度是在約O.5與1. Omm之間并且該柔性膜的厚度小于約200微米。
13.如權(quán)利要求10所述的泵，其中該柔性膜是由金屬形成的。
14.如權(quán)利要求13所述的泵，其中柔性膜的該環(huán)形寬度是在約O.5與1. Omm之間并且該柔性膜的該厚度小于約20微米。
15.如權(quán)利要求2所述的泵，其中當該腔內(nèi)使用的該流體是一種氣體時，該比率在約10 與約50之間。
16.如權(quán)利要求2所述的泵，其中該腔的容積小于約10ml。
17.如權(quán)利要求2所述的泵，其中所述致動器的半徑大于或等于O.63 (r)。
18.如權(quán)利要求17所述的泵，其中所述致動器的半徑小于或等于該腔的半徑(r)。
19.如權(quán)利要求1所述的泵，其中所述致動器的該第二內(nèi)板包括一個壓電部件。
20.如權(quán)利要求1所述的泵，其中所述致動器的該第二內(nèi)板包括一個磁限制性部件。
21.如權(quán)利要求1所述的泵，進一步包括一個電子電路，該電子電路與所述傳感器進行通信并且被配置成按照所述致動器的位移的一個函數(shù)來計算該負載處的壓力。
22.如權(quán)利要求21所述的泵，其中該電子電路進一步被配置成計算該負載處的壓力的變化率。
23.如權(quán)利要求1所述的泵，其中所述傳感器是被配置成照亮和測量所述致動器的位移的一個光學傳感器。
24.如權(quán)利要求23所述的泵，其中該光學傳感器照亮所述致動器的振蕩位移運動的一個環(huán)形位移波節(jié)。
25.如權(quán)利要求23所述的泵，其中所述光學傳感器包括一個光學發(fā)射器以及一個光學接收器。
26.如權(quán)利要求25所述的泵，其中該光學發(fā)射器包括用一個光束照亮所述致動器的一個發(fā)光二極管，并且其中該光學接收器包括具有多個像素元件的一個光傳感器陣列，這些像素元件感測在該光束的多個反射沿著該像素元件陣列移動時的這些反射，這些反射對應(yīng)于所述致動器從該靜止位置移動到該偏置位置時的所述致動器的位移。
27.如權(quán)利要求25所述的泵，進一步包括一個電子電路，該電子電路與該光學接收器進行通信并且被配置成按照所述致動器的位移的一個函數(shù)來計算該負載處的壓力。
28.如權(quán)利要求23所述的泵，其中該光學傳感器包括用于提供具有一個多頻光譜的一個光束的一個照明源、被置于所述致動器上以用于將該光束反射成在該多頻光譜內(nèi)處于不同波長的多個反射光束的一個衍射光柵以及用于接收這些反射光束的一個光學接收器，這些反射光束各自對應(yīng)于所述致動器從該靜止位置移動到該偏置位置時的所述致動器的一個不同位移。
29.如權(quán)利要求1所述的泵，其中所述傳感器是一個磁性傳感器。
30.如權(quán)利要求1所述的泵，其中所述傳感器是一個RF傳感器。
31.一種用于測量通過一個泵而對一個負載產(chǎn)生的壓力的方法，該泵具有一個致動器， 該致動器被安裝在該泵內(nèi)的一個柔性擋板上，該柔性擋板允許該致動器振蕩以產(chǎn)生穿過該泵的一個腔的氣流并且允許該致動器因該負載處的壓力增加而發(fā)生位移，所述方法包括驅(qū)動該致動器以引起該致動器的一個振蕩位移運動以便在該腔內(nèi)產(chǎn)生流體的多個徑向壓力振蕩；在流體開始流過該腔從而使得該致動器因該負載處的壓力增加以及該擋板的撓曲而從一個靜止位置移動到一個偏置位置時，測量該致動器的位移；并且基于該致動器的位移來計算該負載處的壓力。
32.—種圓盤式泵,包括通過一個柔性擋板安裝到一個泵體上的一個致動器，該致動器被配置成通過一種振蕩位移運動形式的振動而產(chǎn)生穿過該泵體的氣流以便在一個負載內(nèi)建立壓力，以及一個傳感器，該傳感器被配置成感測該壓力在該負載內(nèi)建立時的該致動器的位置以使得該壓力可以被確定。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的圓盤式泵，其中該泵體具有一個側(cè)壁，該側(cè)壁在一端被一個底壁封閉并且另一端被一對內(nèi)板封閉以便在所述泵體內(nèi)形成用于含有一種流體的一個腔，其中這些內(nèi)板中與該腔相鄰的一個第一內(nèi)板包括一個中心部分以及一個外圍部分；該致動器由這些端板形成，其中這些內(nèi)板中的一個第二內(nèi)板以可操作方式與該第一內(nèi)板的該中心部分相關(guān)聯(lián)以便響應(yīng)于被施加到使用中的所述致動器上的一個驅(qū)動信號而引起該振蕩位移運動；該擋板被連接在該側(cè)壁與該第一內(nèi)板的該外圍部分之間以便促進該振蕩位移運動；一個第一孔延伸穿過所述致動器以便使流體能夠流過該腔；一個第二孔延伸穿過該底壁以便使流體能夠流過該腔；該圓盤式泵進一步包括一個閥，該閥被置于所述第一孔與第二孔中的至少一個中，并且被適配成在流體開始流過該腔時允許該流體在大體一個方向上流過該腔以便為該負載加壓或減壓，由此使得所述致動器因壓力的增加以及該擋板的撓曲而移向該底壁，即從一個靜止位置移動到一個偏置位置；并且該傳感器被安裝在該腔之外，相對于所述泵體處于一個固定位置。
34.如權(quán)利要求32或33所述的泵，其中所述傳感器是被配置成照亮和測量所述致動器的位置的一個光學傳感器。
35.如權(quán)利要求32至34中的任一項所述的泵，其中該光學傳感器照亮所述致動器的振蕩位移運動的一個環(huán)形位移波節(jié)。
36.如權(quán)利要求34或35所述的泵,其中所述光學傳感器包括一個光學發(fā)射器以及一個光學接收器。
37.如權(quán)利要求34至36中的任一項所述的泵，其中該光學發(fā)射器包括用一個光束照亮所述致動器的一個發(fā)光二極管，并且其中該光學接收器包括具有多個像素元件的一個光傳感器陣列，這些像素元件感測在該光束的多個反射沿著該像素元件陣列移動時的這些反射，這些反射對應(yīng)于所述致動器從該靜止位置移動到該偏置位置時的所述致動器的位移。
38.如權(quán)利要求36或37所述的泵，進一步包括一個電子電路，該電子電路與該光學接收器進行通信并且被配置成按照所述致動器的位置的一個函數(shù)來計算該負載處的壓力。
39.如權(quán)利要求34至38中的任一項所述的泵，其中該光學傳感器包括用于提供具有一個多頻光譜的一個光束的一個照明源、被置于所述致動器上以用于將該光束反射成在該多頻光譜內(nèi)處于不同波長的多個反射光束的一個衍射光柵以及用于接收這些反射光束的一個光學接收器，這些反射光束各自對應(yīng)于所述致動器的一個不同位置。
40.如權(quán)利要求32或33所述的泵，其中所述傳感器是一個磁性傳感器。
41.如權(quán)利要求32或33所述的泵，其中所述傳感器是一個RF傳感器。
42.如權(quán)利要求32或33所述的泵，其中所述傳感器是一個超聲波傳感器。
43.如權(quán)利要求38所述的泵，其中該負載是按照該致動器的被感測部分的平均位置的一個函數(shù)來計算的。
全文摘要
在此披露了一種用于測量通過一個圓盤式泵提供的壓力的系統(tǒng)以及方法。該圓盤式泵包括一個致動器，該致動器被安裝在該圓盤式泵內(nèi)的一個柔性擋板上，該柔性擋板允許該致動器振蕩以產(chǎn)生穿過該泵的腔的氣流并且允許該致動器因一個負載處的壓力增加而發(fā)生位移。取決于流體流過該腔的方向，該致動器從空氣開始流過該腔時的一個靜止位置移動到該負載被完全加壓或減壓時的一個偏置位置。該泵進一步包括一個傳感器，該傳感器測量在流體開始流過該腔以便為該負載加壓或減壓時該致動器在該靜止位置與該偏置位置之間的任何位置處的位移。按照該致動器的位移的一個函數(shù)來測定該圓盤式泵所傳遞的壓力。
文檔編號F04B43/04GK103026066SQ201180035837
公開日2013年4月3日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者艾丹·馬庫斯·陶特, 克里斯托佛·布賴恩·洛克 申請人:凱希特許有限公司