xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
ΔP (mW)<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
0 500 1000 1500 2000 2500<br />
105mW<br />
125mW<br />
40mW<br />
70mW<br />
0 2 4 6 8 10<br />
Flow Rate (SLPM)<br />
Εικ. 2 Η μεταβολή στην τιμή της παρεχόμενης ισχύος<br />
στον θερμαντήρα (ΔP) ως συνάρτηση της ροής<br />
ΔR (Ohm)<br />
0,18<br />
0,16<br />
0,14<br />
0,12<br />
0,10<br />
0,08<br />
0,06<br />
0,04<br />
0,02<br />
0,00<br />
αισθητήριων στοιχείων.<br />
Reynolds Number<br />
Reynolds Number<br />
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8<br />
70mW (5-7.5mm)<br />
100mW (5-7.5mm)<br />
70mW (3.75-5mm)<br />
70mW (3.75-10mm)<br />
-0,02<br />
-25 0 25 50 75 100 125<br />
Flow Rate (μl/min)<br />
Εικ 3 Η διαφορά στην τιμή της αντίσταση των<br />
αντιστατών εκατέρωθεν του θερμαντήρα ΔR, ως<br />
συνάρτηση της ροής, για διάφορες τιμές της αρχικής<br />
ισχύος. Επιπλέον παράμετρος η απόσταση των<br />
αισθητήριων στοιχείων από το θερμαντήρα<br />
3.1 Αισθητήρας ροής αερίου (P1)<br />
Ο αισθητήρας ροής αερίου (τύπος P1) αποτελείται από τρεις<br />
όμοιους αντιστάτες πλατίνας τοποθετημένους παράλληλα σε<br />
απόσταση 500μm μεταξύ τους, όπως φαίνεται στο ένθετο της Εικ. 1.<br />
Προκειμένου να χαρακτηριστεί πλήρως ο αισθητήρας, διενεργήθηκε<br />
ένας μεγάλος όγκος μετρήσεων σε διαφορετικές περιοχές τιμών<br />
ροής, από 0-100 SLPM. Στην Εικ. 2 παρουσιάζεται η μεταβολή της<br />
ισχύος του θερμαντήρα ΔΡ σαν συνάρτηση της ροής Ν 2 , για ροές 0-<br />
10 SLPM. Η απόκριση του αισθητήρα παρουσιάζει μια απόκλιση<br />
για ροές μεγαλύτερες από 8 SLPM, η οποία οφείλεται στην<br />
μετάβαση από στρωτή σε τυρβώδη ροή. Η συγκεκριμένη τιμή της<br />
ροής αντιστοιχεί σε αριθμό Reynolds ~1800 και είναι συμβατή με<br />
ότι προβλέπεται από την θεωρία. Σε γενικές γραμμές στην<br />
περίπτωση του αισθητήρα αερίου, τόσο το μέγεθος ΔP όσο και το<br />
ΔR μπορούν να αποδώσουν πληροφορίες για την τιμή της ροής.<br />
Γενικά η μέτρηση του μεγέθους ΔR πλεονεκτεί σε σχέση με αυτή<br />
της μέτρησης του ΔP όσον αφορά την επαναληψιμότητα των τιμών,<br />
την μειωμένη διακύμανση της εκάστοτε τιμής για δεδομένη ροή και<br />
την ευαισθησία σε μικρές τιμές της ροής. Αντίθετα, το ΔP<br />
πλεονεκτεί στο ότι παραμένει γνησίως αύξουσα συνάρτηση της<br />
ροής για πολύ μεγαλύτερο φάσμα του πεδίου τιμών.<br />
3.2 Αισθητήρας ροής υγρού (P2)<br />
Ο συγκεκριμένος αισθητήρας είναι ελαφρά διαφοροποιημένος σε<br />
σχέση με τον προηγούμενο αισθητήρα στο ότι η διάταξη των<br />
μετρητικών αντιστάσεων στο χώρο είναι τέτοια που επιτρέπει<br />
ποικιλία δυνατών συνδυασμών διαφορετικών αποστάσεων μεταξύ<br />
αυτών και της θερμαινόμενης αντίστασης. Όσον αφορά την<br />
μετρητική διάταξη, αυτή διαφέρει σε σχέση με αυτή της Εικ. 1<br />
κυρίως σε σχέση με τον τρόπο παροχής της ροής του ρευστού. Η<br />
τιμή της ροής του ρευστού (νερό βρύσης) καθορίζεται με τη<br />
βοήθεια μιας syringe pump. Στη συγκεκριμένη περίπτωση ο<br />
αισθητήρας είναι τοποθετημένος σε κανάλι διατομής 4,5mm x 1mm<br />
και μήκους 6cm. Η Εικ. 3 παρουσιάζει τα αποτελέσματα της<br />
μέτρησης σε κατάσταση λειτουργίας όπου διατηρείται σταθερή η<br />
θερμοκρασία του θερμαντήρα, για διαφορετικές αποστάσεις<br />
αισθητηρίων αντιστάσεων πριν (upstream) και μετά (downstream)<br />
από το μέτωπο της ροής και διαφορετικές τιμές της αρχικής ισχύος<br />
στο θερμαντήρα. Όπως προκύπτει, η περιοχή γραμμικής απόκρισης<br />
του αισθητήρα μπορεί σε πρώτη προσέγγιση να θεωρηθεί το πεδίο<br />
τιμών 0-50μl/min. Από τη γραφική παράσταση είναι προφανής η<br />
επίδραση της παρεχόμενης ισχύος τόσο στην ευαισθησία της<br />
συσκευής όσο και στο εύρος της γραμμικής περιοχής απόκρισης<br />
του αισθητήρα. Τα συγκεκριμένα μεγέθη παρουσιάζονται επιπλέον<br />
εξαρτώμενα και από το συνδυασμό των αποστάσεων των<br />
4. Συμπεράσματα<br />
Στην παρούσα εργασία παρουσιάστηκε η μετρητική διάταξη καθώς και τα λειτουργικά αποτελέσματα δύο αισθητήρων ροής<br />
βασισμένων σε καινούρια τεχνολογία κατασκευής θερμικών αισθητήρων. Στην περίπτωση του αισθητήρα αερίου τα μεγέθη<br />
ΔR και ΔP είναι γνησίως μονότονες συναρτήσεις για όλο το φάσμα της ροής από 0-100 SLPM, ενώ για την περίπτωση του<br />
αισθητήρα υγρών η γραμμική σχέση μεταξύ ΔR και ρυθμού ροής διατηρείται στην περιοχή 0-50μl/min. Οι αισθητήρες<br />
παρουσιάζουν υψηλή ευαισθησία για τις συγκεκριμένες διαστάσεις των καναλιών και τις τιμές ροών που χρησιμοποιήθηκαν.<br />
Το γεγονός αυτό κατά κύριο λόγο αποδίδεται στη χαμηλή θερμική αγωγιμότητα των υλικών που αποτελούν τις διατάξεις και<br />
στην απουσία μετάλλων στο κυρίως σώμα του αισθητήρα, πέρα από τους πολύ μικρής θερμικής μάζας αντιστάτες πλατίνας.<br />
Ευχαριστίες<br />
Αυτή η εργασία συγχρηματοδοτείται κατά 75% από την Ευρωπαϊκή Ένωση και 25% από την Ελληνική Κυβέρνηση, κάτω<br />
από το πλαίσιο της εκπαίδευσης και του αρχικού προγράμματος επαγγελματικής κατάρτισης – Αρχιμήδης και του<br />
προγράμματος ΠΕΝΕΔ.<br />
Αναφορές<br />
[1] I. Hassan, J. of Heat Transfer 128 (11) (2006) 1221-1233<br />
[2] S. Wu, Q. Lin, Y. Yuen, Y.-C. Tai, Sens and Actuators A 89 (2001) 152-158<br />
[3] G. Kaltsas, A. Petropoulos, K. Tsougeni, D. N. Pagonis, T. Speliotis, E. Gogolides, A. G. Nassiopoulou, Phonons 2007,<br />
Paris, France, July 15-20, 2007 (to be presented)<br />
83
Change language