一种用于气动压力测量的柔性微流体传感器

发布时间：2020-05-12 21:36

【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。
【图文】：

在风洞实验模型中，需要测压点的位置上，通过测压带上或通过沿垂直于壁逡逑面的方向不大于２ｍｍ的测压孔经过压力导管与压力计或压力传感器相联进行测逡逑量如图１．１。可是数据处理会因稍为庞杂的系统结构而相对繁琐，并且其打孔过逡逑程对模型产生较大的破坏，，因此只能适用于风洞实验。测压带法优点在于加装测逡逑压带后翼剖面的形状可以与原剖面的形状几何较为相似，不会过大的破坏既有逡逑流场的同时，对试验件损坏最小、易恢复而且易实施；缺点是在飞行使用时，需逡逑要的维护需要的工作量过大。直接打孔法的优点是误差小；缺点是会对试件的结逡逑构造成较大损伤，难以恢复，而且成本较高工作量较大。逡逑４逡逑

图１．２风洞光学压力测量试验系统示意图逡逑
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V241

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 卿新林;王奕首;赵琳;;结构健康监测技术及其在航空航天领域中的应用[J];实验力学;2012年05期

2 张世名;王建;宋宗炎;;航天测试中的压力测量技术进展[J];计测技术;2012年S1期

3 宋满仓;刘莹;祝铁丽;杜立群;王敏杰;刘冲;;塑料微流控芯片的注塑成型[J];纳米技术与精密工程;2011年04期

4 秦凡;韦高;;基于VISA库及SCPI命令的仪器程控测量[J];现代电子技术;2011年11期

5 柏楠;时兆峰;苑景春;苏洋荣;;嵌入式大气数据传感技术研究[J];飞航导弹;2010年08期

6 曹虎成;周占廷;李少鹏;;运输机襟翼压力分布飞行试验测量[J];实验流体力学;2010年03期

7 向星居;郎卫东;熊红亮;;压敏漆测量三角翼模型气动载荷的超声速风洞实验[J];实验流体力学;2010年03期

8 常莹;马炳和;邓进军;陈爽;苑伟政;;基于微型压力传感器阵列的翼面压力分布直接测量系统[J];实验流体力学;2008年03期

9 朱学林;郭育华;刘刚;田扬超;褚家如;;微流控芯片模具非平面微电铸技术[J];功能材料与器件学报;2008年02期

10 陈爽;马炳和;苑伟政;姜澄宇;;基于微型压力传感器阵列的边界层分离点检测方法[J];航空学报;2006年04期

相关硕士学位论文 前4条

1 夏飞;PDMS微流控芯片的制备工艺研究[D];南京理工大学;2010年

2 邓刚;光纤光栅在机翼气动压力检测中的应用[D];哈尔滨工业大学;2009年

3 尤彩红;硅压阻微压传感器的设计[D];中北大学;2009年

4 李永刚;PDMS微流控芯片关键工艺技术研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2006年

本文编号：2660871