一种用于气动压力测量的柔性微流体传感器

作     者：李嘉廷 

作者单位：厦门大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卿新林

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：微流体传感器 气动压力 毛细管力 MEMS 

摘      要：本文发展一种用于飞行器表面气动压力测量的柔性微流体传感器,它由带有空腔的柔性材料、导电液体、电极三个部分组成,能够对飞行器结构在风洞实验和飞行过程中的表面气动压力进行测量。由于具有小尺寸、可承受较大形变、测量系统简单、以及高灵敏度等优异特性,该传感器将为未来可变形飞行器表面的传感器网络化并减少传感器自身存在对测量行为的影响提供基础,最终实现改善飞行性能。本文在既有的微流体传感器的设计过程中,创新地加入对导电液体与柔性基底之间毛细管力的利用以及增加传感器柔性材料内部“主流道-分流道设计后,提高传感器电阻输出的百分比变化量。本文通过软光刻技术和结构上的设计以及不同材料的选择,最终实现了传感器的制造,并在不同气体压力下进行了测试。本文中的柔性微流体压力传感器在270kPa左右的气体压力下,初始电阻百分比变化量可达25%;传感器厚度为0.75mm且易于实现与曲面的贴合和承受较大的形变。虽然传感器在低压表现较弱且迟滞较大,但是在实现的过程中,对约束微流体,以及基底中微流体在外界压力下的变形等可能遇见的问题,以及传感器的小型化与网络化的解决提供了一定的参考。