[发明专利]一种具有反馈控制功能的液滴发生器及其反馈控制方法

说明书

本发明提供了一种具有反馈控制功能的液滴发生器及其反馈控制方法，本发明压力保持组件向容腔内部供给液体并保持相对于外部环境的正压；还包括连通容腔内部和外部环境的喷孔，用于喷射液体流；喷孔附近设置振动扰动组件，振动扰动组件具有激振元件，激振元件与喷孔所在构件连接，激振元件传递振动至喷孔；还包括反馈控制组件，反馈控制组件包括振幅检测传感器。对喷孔的振幅进行反馈控制，使喷孔的振幅在液滴发生器工作参数改变后仍然保持稳定，喷孔的振幅稳定使液滴的形状和尺寸稳定，从而提高装置产生的液滴的质量。

技术领域

本发明涉及液滴发生器技术领域，特别是涉及一种具有反馈控制功能的液滴发生器及其反馈控制方法。

背景技术

射流的瑞利失稳是一种界面流体力学原理，指射流在给定频率的振动扰动下，会自动断裂成和给定频率一致的液滴。基于射流瑞利失稳的微液滴发生装置，能产生频率、尺寸、液滴间距可调节的微米级的液滴，并且特别适用于例如通量超过10000滴/秒的高通量液滴需求场合，在工业中有广泛的应用，如喷墨打印、生物制药、增材制造及产生EUV光刻机光源靶滴等。

根据设置方式不同，振动扰动组件可以分为内置式和外置式。内置式的振动扰动组件，由正弦信号源产生信号，经压电陶瓷变换为机械振动后传递给变幅杆，变幅杆再将振动传递给液体。外置式的振动扰动组件，由正弦信号源产生信号，经压电陶瓷变换为机械振动后通过压紧环传递给孔板，孔板再将振动传递给液体。但不论是哪种形式，整个系统均为开环状态；为了调节产生液滴的频率，需要改变信号源的频率而保持其振幅；由于结构具有随频率变化的振幅响应特性，在改变激励信号频率后，现有的内置式或外置式振动扰动组件传递到射流上的实际振幅常会发生变化，例如，增大频率时，实际振幅会减小，减小频率时，实际振幅会变大；但是，当振幅过大时，产生的液滴会出现雾化现象，而当振幅过小时，射流的长度会变长，卫星液滴会变大，从而液滴的抖动也会变大，两种情况都会使液滴的质量降低。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有反馈控制功能的液滴发生器及其反馈控制方法，液滴发生器具有振幅检测传感器，检测喷孔的振幅，对喷孔的振幅进行反馈控制，使喷孔的振幅在液滴发生器工作参数改变后仍然保持稳定。

一种具有反馈控制功能的液滴发生器，包括容纳液体的容腔、压力保持组件以及振动扰动组件；压力保持组件向容腔内部供给液体并保持相对于外部环境的正压；还包括连通容腔内部和外部环境的喷孔，用于喷射液体流；喷孔附近设置振动扰动组件，振动扰动组件具有激振元件，激振元件与喷孔所在构件连接，激振元件传递振动至喷孔；还包括反馈控制组件，反馈控制组件包括振幅检测传感器。

所述振动扰动组件还包括振杆，振杆的一端连接于激振元件，振杆的另一端由容腔的内部延伸至出液口附近，激振元件通过支撑件固定于容腔的内部或外部。

所述振幅检测传感器是激光位移传感器。

所述喷孔位于孔板上，孔板固定连接于所述容腔壁面。

所述振幅检测传感器检测孔板的振幅，具体检测孔板振动波腹处的振幅。

所述激振元件采用压电片或压电陶瓷。

还包括压力传感器和/或温度传感器，监测容腔内部液体的压力和/或温度。

在所述的出液口中设置过滤器。

一种液滴发生器的反馈控制方法，包括如下步骤：

步骤1.1：开机试运行液滴发生器，预估设置喷孔的初始振幅设定值，控制器控制作用于激振元件的信号功率，使用激光位移传感器检测喷孔的振幅；

步骤1.2：检测液滴发生器产生的液滴直径、连续多个液滴的直径偏差、以及液滴频率参数；

步骤1.3：调节振幅设定值，控制器控制喷孔振幅至振幅设值，使液滴直径和频率符合预期，并且连续多个液滴的直径偏差在预期范围内；