为提高压电泵的输出性能,设计2种结构形式的三腔并联有阀压电泵。选用伞形被动截止阀作为压电泵阀体,分别设计"一字型"和"层叠型"结构压电泵,其中"层叠型"结构压电泵的体积为"一字型"结构的0.85倍。选用水和空气为介质,对2种结构的压电泵进行输出性能试验。结果表明驱动压电振子的正弦交流电信号相位差对三腔并联泵的输出性能影响很大,选用合理的驱动方式会提高泵的输出性能;在相同条件下,"一字型"结构三腔并联压电泵的输出性能略好于"层叠型",在80 V正弦交流电驱动下,该压电泵工作频率小于400 Hz,最大输出气体流量可达1236 mL/min,最大输出液体流量可达714 mL/min。

为提高压电泵的输出性能,设计了一种层叠型四腔并联有阀压电泵。在80 V正弦交流电驱动下,40~400 Hz工作频率内,以水和空气作为介质,分别选用不同数量的压电振子进行驱动,在不同的驱动方式(指振子间工作时的相位差)下对泵的输出性能进行试验测试。结果显示,当泵送空气时,不管多少个振子进行驱动,驱动方式对泵的输出流量几乎不产生任何影响,在测试频率范围内,输出流量随频率成线性变化,最大输出气体流量可达3600 mL/min;当泵送液体时,驱动方式对泵的输出流量影响很大,当同侧的压电振子为异步驱动时,输出流量的效果更好,在工作频率180 Hz时,最大输出液体流量可达830 mL/min。试验结果为多振子驱动压电泵选择合适的振子间驱动方式提供了参考依据。

为提高压电泵的输出性能,设计了一种新型轴向出流的单腔有阀压电泵。泵体结构主要由3部分构成,即固定压电振子的上盖、带有腔体结构和被动截止阀的中间体及起压紧和密封作用的下盖。轴向出流的单腔压电泵的结构是将进口阀安装在圆柱形腔体的中心位置,保证进口管的轴线与压电振子垂直,出口阀安装在泵腔外,通过导流槽与泵腔连接,形成轴向进出流方式。将轴向出流的单腔压电泵和早期设计的侧向出流压电泵进行输出性能测试,试验发现,在低频工作阶段,侧向出流的单腔压电泵输出效果要略高于轴向出流,在高频工作阶段,后者要高于前者,而在整个40~400 Hz测试范围内,后者输出的液体压力都要高于前者。

为验证理论上计算得到单腔体压电泵输出能力的准确性,将应用理论公式计算得到的单腔压电泵的输出流量与输出压力值与试验获得的结果进行比较。结果显示,在（40~400）Hz工作频率范围内,当单腔体压电输送液体水时,在小于第一个最佳工作频率点100Hz工作时,由理论公式计算获得输出流量与试验测试结果比较接近,输出流量和工作频率成很好的线性关系,而当工作频率大于第二个最佳工作频率点160Hz时,二者比较相差很大,理论计算公式不能准确计算压电泵的实际输出;试验获得输出压力值为理论计算压力值的（4~5）倍。当输送气体空气时,在输出流量方面二者比较接近,在最佳工作频率点附近工作时压电振子会发生共振,使实际输出流量大于理论计算结果;在小于输出流量最佳工作频率点220Hz工作时,实际输出压力值与理论计算值比较接近。

为优化单腔双振子压电泵的结构，提高输出性能，设计了一种新型结构的单腔双振子压电泵。将新设计结构同前期设计结构进行了比较，并对两种结构的试验样机进行了输出流量测试。试验显示，新结构的输出流量是前期结构输出流量的2倍，最大流量可达800mL／min。将新结构加工了不同腔体初始容积样机，得到了压缩比对泵输出性能的影响。试验发现，当腔体高度为1．2mm，工作时的压缩比为1／46，此时单腔双振子压电泵整体输出效果最好。分析了单腔双振子压电输送液体和气体时工作特点，得到泵输送液体介质时最佳工作频率点远远低于输送气体介质。

为使双腔并联压电泵能够输送较大粘度的液体，设计了一种以5～7μm厚度铍青铜材料加工而成的薄片型轮式平板阀。在理论上分析了阀的过流特性，确定了影响通过阀体流量的因素，即阀自身的几何尺寸、作用在阀两侧的压力差及液体粘度对其影响，并以试验的方法确定了当阀片半径为3．25mm、阀孔半径为2．75mm时，双腔并联压电泵输出流量最好。分别以不同浓度的甘油水溶液作为试验液体，测试了在不同液体粘度、不同工作频率下双腔并联压电泵的输出流量。试验发现，随着液体粘度的增加，阀开启时的阻力增大，开启量变小，阀和压电振子之间振动相位差不断加大，截止性能变差，压电泵净输出量减少。在液体粘度μ＝1．311mPa·s时，压电泵的最大输出流量可达1300mL/min，而当液体粘度μ＝234．6mPa·s时，压电泵的最大输出流量仅为30 mL/min左右。试验...

为从理论上获得压电泵在薄片型压电双晶片和单晶片（统称压电振子）驱动时的输出一流量关系，需要获得二者振动时产生的容积变化量。假设压电振子在周边固定约束条件下，应用弹性薄板的小挠度弯曲变形理论，推导了压电双晶片和单晶片振动时的容积变化方程，并根据方程对铜基板直径为35mm，压电陶瓷直径为29mm，基板和压电陶瓷厚度同时为0．2mm和0．3mm2种规格的压电单晶片和双晶片进行了振动容积计算。计算结果显示，相同基板和陶瓷厚度的双晶片振动产生的容积变化量是单晶片的2．3倍。将上诉压电振子应用到单腔压电泵上进行输送气体流量测试，获得的实际输出流量比在1．5～2倍之间，理论计算结果与试验测试结果比较接近。理论推导结果为比较双晶片和单晶片驱动下压电泵的输出能力提供了可靠依据。

为减小双腔并联压电泵的泵体体积，采用新的设计方法设计了一种新型层叠型双腔并联有阀压电泵。将层叠型与一字型双腔并联泵的泵体体积进行比较，前者的体积为38400mm3，后者体积为59904mm3，前者是后者的0.64倍。分别以水和空气为介质对2种结构压电泵进行输出性能试验，试验结果显示：层叠型输送气体流量和输送液体压力好于一字型，最大输送气体流量为3834mL/min，最大输送液体压力为21.2kPa；而输送液体流量不及后者，最大输出流量为744mL/min。结果表明，层叠型结构极大减小了双腔并联压电泵体积，并在输出性能方面有所提高。

为设计出适用于压电泵的被动截止阀，对压电泵用阀的设计要求和阀的工作条件进行了理论分析与阐述，并应用上述理论分别设计了悬臂梁阀、轮式平板阀和伞形橡胶阀等三种不同的结构压电泵用阀。理论分析了三种阀的静态过流特性，确定了各种结构尺寸因素对阀工作性能的影响。建立了测试被动截止阀性能的试验方法，并对所设计的三种阀的最小开启压力和静态过流能力进行了试验测试。试验结果表明，所设计的三种阀在0．2kPa工作压力时都已开启工作，在静态过流能力上橡胶伞形橡胶阀与轮式平板阀比较接近，悬臂粱阀最差。将三种阀安装在结构相同的压电泵中，测试了安装三种阀泵的输出能力，结果显示，安装伞形橡胶阀压电泵的输出流量最大，轮式平板阀次之，悬臂梁阀最差。

为提高双腔串联压电泵的输出性能对泵的进口腔与出口腔的容积比进行了优化设计。分别设计了容积比为1.9、1.5、1.3三种串联压电泵样机并对样机进行了试验测试。试验结果显示采用增加容积比的方式可以提高双腔串联压电泵的输出流量但不能提高其输出压力;对每个不同腔体容积比的双腔串联压电泵在异步驱动和同步驱动下进行了输出性能测试测试结果显示当输送气体时两种驱动方式均有很好的流量输出且输出结果比较接近但仅有异相驱动时才能输出液体。分析结果为提高双腔串联压电泵的输出性能提供了很好的依据。