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实验室研究与探索 2022年第7期41卷 72-75页

作者：王晶张园园王大伟赵文生杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018

设计了一种新型微波流体传感器结构,用于测量液体的介电常数。该传感器采用电磁带隙材料和共面波导传输线耦合组成微流体传感器的基本结构,利用电磁带隙结构在其沟槽附近存在一个局域的高强度电场分布区作为微流体的流经通道,进而利用... 详细信息

设计了一种新型微波流体传感器结构,用于测量液体的介电常数。该传感器采用电磁带隙材料和共面波导传输线耦合组成微流体传感器的基本结构,利用电磁带隙结构在其沟槽附近存在一个局域的高强度电场分布区作为微流体的流经通道,进而利用矢量网络分析仪测量该传感器特征频率的S参数。以该参数作为主要分析目标,通过比较有待测样品流经传感器和无待测样品流经传感器两种不同情况下传感器特征频率的频率移量,确定了待测样品的相对介电常数,并通过数学拟合的方法预测了其他未测试浓度的微流体的介电常数。该传感器结构实现了电磁带隙材料和共面波导技术的应用,在微流体介电常数测量及传感器结构设计领域有着广泛的潜在应用价值。

关键词：微流体传感器电磁带隙结构共面波导

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一种用于气动压力测量的柔性微流体传感器

一种用于气动压力测量的柔性微流体传感器

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作者：李嘉廷厦门大学

学位级别：硕士

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、... 详细信息

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。

关键词：微流体传感器气动压力毛细管力 MEMS

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回音壁模式分裂及微流体传感器的研究

回音壁模式分裂及微流体传感器的研究

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作者：侯天文哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

回音壁模式(Whispering gallery mode,WGM)光学微腔因其具备较高的品质因子(Q)和极小的模式体积,能够极大的增强光与物质的相互作用,这些光学特性吸引了各领域研究学者的浓厚兴趣,在诸如激光测量、传感应用、生物大分子探测、非线性光... 详细信息

回音壁模式(Whispering gallery mode,WGM)光学微腔因其具备较高的品质因子(Q)和极小的模式体积,能够极大的增强光与物质的相互作用,这些光学特性吸引了各领域研究学者的浓厚兴趣,在诸如激光测量、传感应用、生物大分子探测、非线性光学以及量子物理等领域表现出巨大的应用潜力。近年来基于WGM的多微腔耦合以及以固体微腔WGM为检测手段的微流传感器受到了广泛关注,本文具体的研究内容主要包括以下两个方面:(1)研究了在紧密结合条件下尺寸匹配的双球之间的模式分裂行为。通过研究平行或垂直配置两种结构来讨论双球系统的耦合特性。实验结果及数值模拟证明垂直配置的锥形纤维尖端-双球系统的耦合效率更高。我们演示了两个耦合的微球之间的间距对模式分裂光谱的影响,结果表明模式分裂随着微球间距增加而减小。此外,我们还进行了温度依赖性实验,结果发现双球系统产生的模式分裂波长是可以通过控制温度来调节的。在20°C范围内,耦合双球系统的凹陷波长变化范围为0.6 nm。同时,耦合强度(WGM分裂)整体上在相对较高的温度范围内保持稳定。(2)利用PDMS制作的微流通道,在通道内固定染料掺杂的聚苯乙烯微球,通过透镜聚焦方法,将泵浦光通过透镜聚焦到微流芯片表面,激发光再穿过芯片,最后发射到微球表面,微球会产生的典型的回音壁模式激光。通过向通道内注射不同折射率的液体,谐振波长即发生改变,结果得到了310 nm/RIU折射率灵敏度。同时测出了微流体传感器是可重复性的,即在循环折射率测量实验中,激光波长随着液体折射率的变化呈线性变化,并且上升和下降两次实验得到的温度敏感性的相对差异仅为0.33%。在较长时间内,灵敏度基本保持不变。于此同时,我们利用青霉素酶可以加速盘尼西林的水解进而改变液体环境的折射率这一实验原理,在Y形通道微流体传感器上实现了对于混合液体折射率变化的实时监测。

关键词：回音壁模式光学谐振腔荧光微球微腔激光器微流体传感器

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一种嵌有纳米颗粒的高精度油液检测传感器检测机理研究

一种嵌有纳米颗粒的高精度油液检测传感器检测机理研究

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作者：王文琪大连海事大学

学位级别：硕士

随着现代机械设备机电一体化、高速化及智能化的发展,船舶工业中的液压系统元件广泛应用且日益精密。然而目前较为普遍存在的一个问题是工作介质污染对船舶液压系统的工作性能及使用寿命的严重影响。因此,通过对工作介质的检测能够得到... 详细信息

随着现代机械设备机电一体化、高速化及智能化的发展,船舶工业中的液压系统元件广泛应用且日益精密。然而目前较为普遍存在的一个问题是工作介质污染对船舶液压系统的工作性能及使用寿命的严重影响。因此,通过对工作介质的检测能够得到船舶设备的运行状况和故障信息对于船舶维护至关重要。基于项目前期的电感电容检测一体化趋势,本文在简化结构的同时实现对船机油液中多种污染物的区分检测。主要研究内容包括:基于多参数阻抗检测原理对单一螺线管线圈进行初步设计,通过对结构优化丰富检测功能;利用COMSOL Multiphysics对原理进行仿真,并通过模塑法制作初始传感器并进行检测系统的搭建;通过添加适宜粒径和浓度的磁性纳米颗粒及谐振结构进行检测性能进行优化;最后通过对铁磁性金属颗粒、非铁磁性金属颗粒及水滴、气泡两类非金属颗粒的区分检测验证了微传感器的可行性及检测下限。通过实验探究及数据分析所得结论为:本文所设计的微传感器可以实现油液中以上四种污染物颗粒的区分及检测,并通过粒径为10 nm、浓度为70%的磁性纳米层及153μF贴片式电容所构成的谐振式结构实现传感器检测性能的提高。实验最终测得的检测下限为:对于电感检测模式,在激励频率设定为1.0 MHz时,该微传感器对铁磁性金属颗粒的检测下限为25μm的铁颗粒,在激励频率设定为1.1 MHz时,对非铁磁性金属颗粒的检测下限为90μm的铜颗粒;对于电容模式,在激励频率设定为0.5 MHz时,该微传感器对水的检测下限为120 μm的水滴,对油液中气体的检测下限为175 μm的气泡。并采用环形微流道,使单位时间检测体积增大8倍。

关键词：微流体传感器电感检测电容检测磁性纳米颗粒

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基于纳米碳管硅片传感器于饮用水中溴代物的检测

基于纳米碳管硅片传感器于饮用水中溴代物的检测

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2015年中国环境科学学会学术年会

作者：余明博李卓同济大学环境科学与工程学院

简便、快速的检测饮用水不同消毒副产物是环境监测领域较为困难的问题之一。本文尝试使用氨基修饰的纳米碳管(CNT)作为电极板导电介质,并经过压膜转移纳米碳管将其附着于硅片基板,然后镀金形成电极而制成的微流体芯片传感器,结合安培型... 详细信息

简便、快速的检测饮用水不同消毒副产物是环境监测领域较为困难的问题之一。本文尝试使用氨基修饰的纳米碳管(CNT)作为电极板导电介质,并经过压膜转移纳米碳管将其附着于硅片基板,然后镀金形成电极而制成的微流体芯片传感器,结合安培型电化学检测方法对消毒副产物中的溴乙酸和三氯甲烷等两个具有代表性的饮用水消毒副产物进行了检测研究。结果表明:(1)经过氨基修饰的纳米碳管比单纯的纳米碳管具有更加灵敏的导电性能同时兼具一定的稳定性;(2)硅片微传感器对溴乙酸和三氯甲烷的具有良好的线性响应,其检出限低至ppm。

关键词：环境检测消毒副产物微流体传感器

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美国RheoSense芯片上的粘度计/流变仪及其在石油化工领域内的应用

美国RheoSense芯片上的粘度计/流变仪及其在石油化工领域内的应用

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BCEIA2013分析仪器应用技术报告会

作者： Ivan Akhremitchev Rajib Ahmed Seong-gi Baek Ying-Chih Wang RheoSense Inc.

Viscosity is a key component in the analysis of many chemical and biological substances. It is also essential for all plants that manufacture or process liquid matter to understand and control viscosity properly. A novel microfluidic viscometer with unprecedented dynamic range and small sample requirement is presented. RheoS ense viscometers use patented VROC(Viscometer/Rheometer On-a-Chip) microfluidic sensor technology to measure viscosity from the pressure drop of a test liquid as it flows through a rectangular slit1. The novel VROC technology invented at RheoS ense requires less than 20 μL of sample to conduct one measurement and has proven itself a versatile and robust platform for many industrial applications, including rechargeable batteries, proteins, small molecule drugs, high molecular weight polymers, inks, and lubricants. With its small footprint and sample volume requirement, VROC instruments are also indispensable tools for researchers who wish to study the rheological properties of biological and other clinical samples outside a laboratory environment. The flow channel design provides significant advantages in attaining accurate viscosity measurements of small sample volumes at extremely high shear rates;these properties allow it to accurately mimic lubrication, high speed coating, and inkjet printing processes.

关键词：粘度计流变仪微量样品微流体传感器非牛顿流体便携式

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