[发明专利]振动式流体推动器主动控制器

说明书

本发明涉及振动式流体推动器主动控制器。振动式流体推动器包括壳体，壳体具有定位在其上的至少一个促动器元件，促动器元件响应于应用其上的波形电压而振动，使得壳体中的腔室的容积增大和减小，以将流体吸入到腔室中，以及从腔室中喷出流体。控制系统可操作地连接到促动器元件上，以使得对其提供电压，以便主动地控制促动器元件的运动。控制系统编程成设定响应于提供的目标电压和频率而产生的振动式流体推动器的运行参数的基线值，监测振动式流体推动器在以目标电压和频率运行期间的运行，确定运行参数与基线值的偏差，以及基于运行参数的任何偏差来修改提供给促动器元件的电压和频率。

技术领域

本发明的实施例大体涉及合成喷嘴促动器，并且更特别地，涉及用于控制合成喷嘴促动器的运行，以便在声学运行噪声、效率、运行温度以及最大程度地延长促动器的寿命方面，使合成喷嘴促动器以最佳运行点运行的系统和方法。

背景技术

合成喷嘴促动器是广泛使用的技术，其产生合成的流体射流来影响表面上的那个流体的流量。典型的合成喷嘴促动器包括壳体，壳体限定内部腔室。在壳体的壁中存在孔口。促动器进一步包括在壳体中或围绕壳体的机构，其用于定期改变内部腔室内的容积，使得产生一系列流体涡流，并且流体涡流从壳体的孔口喷射到外部环境中。容积改变机构的一个示例是柔性隔膜，其形成壳体的壁，柔性隔膜由压电促动器或其它合适的器件促动。在双重冷却喷嘴(DCJ)结构中，两个压电促动器(或其它适当的促动器)使壳体的相对的柔性隔膜壁偏转，以便改变壳体的内部腔室内的容积。

典型地，使用控制系统来使容积改变机构产生时谐运动。随着机构使腔室容积减小，流体通过孔口从腔室中喷出。在流体穿过孔口时，孔口的尖锐边缘使流分开，产生涡流片，涡流片卷起成涡流。这些涡流在它们本身的自诱发速度下运动远离孔口的边缘。随着机构使腔室容积增大，周围流体从离孔口较大的距离处被吸到腔室中。由于涡流已经运动远离孔口的边缘，所以它们不受进入到腔室中的周围流体的影响。随着涡流行进远离孔口，它们合成了流体射流，即，“合成喷嘴”。

虽然合成喷嘴促动器一般被认为是耐久的冷却装置，但认识到，它们在使用期间可受到一些环境状况的影响，而且这可导致合成喷嘴促动器退化和最终故障。如有可能，防止发生这样的故障是非常合乎需要的，因为更换合成喷嘴促动器可能是耗时的，而且在一些情况下，还可能需要关闭合成喷嘴促动器设计成对其提供冷却的系统或构件。认识到更改合成喷嘴促动器的运行(例如降低输入功率、运行电压、运行频率等)可有助于延长其寿命；但是，还认识到，可能存在某些运行要求/系统要求，它们将约束可如何更改合成喷嘴促动器的运行，包括例如温度要求和声学水平要求。

因此，合乎需要的将是提供一种用于监测合成喷嘴促动器的运行状况的系统和方法，以便确定合成喷嘴促动器的退化和潜在故障，以便能够调节合成喷嘴促动器的运行参数来削弱退化和防止过早故障。也将合乎需要的是这种系统和方法在调节合成喷嘴促动器的运行参数以削弱退化和防止过早故障时确定实施这样的在满足温度要求和声学水平要求方面优化合成喷嘴促动器的性能的调节的方式。

发明内容

根据本发明的一方面，一种振动式流体推动器(mover)包括壳体，壳体限定腔室，壳体具有形成于其中的至少一个孔口。振动式流体推动器还包括定位在壳体上的至少一个促动器元件，促动器元件响应于应用于其上的波形电压的形式，以时谐方式运动，使得腔室的容积增大和减小，以将流体吸入到腔室中，以及从至少一个孔口中喷出流体射流。振动式流体推动器进一步包括控制系统，控制系统可操作地连接到至少一个促动器元件上，以使得对其提供所述形式的波形电压，以便主动地控制至少一个促动器元件的时谐运动，其中，控制系统编程成设定响应于对至少一个促动器元件提供的目标电压和频率而产生的振动式流体推动器的运行参数的基线值，监测振动式流体推动器在以目标电压和频率持续运行的期间的运行，确定运行参数与基线值在振动式流体推动器以目标电压和频率持续运行的期间的偏差，以及基于确定的运行参数与基线值的偏差，修改提供给至少一个促动器元件的电压和频率。