7 / 15
В.В. Рыжков, А.В. Зверев, И.А. Родионов
76
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
100 Па. Вследствие данных изменений скорость потока увеличивалась от 0 до
10 см/с, что покрыло подавляющее большинство применений микрофлюидных
систем. Далее при локализации и анализе ЗМД рассмотрено распределение тем-
пературы вдоль центральной линии симметрии на нижней поверхности канала.
Рис. 3.
Зависимость температуры приграничного слоя воды от расстояния от центра
нагревателя при значениях давлениях на концах канала 20 (
1
), 19,9 (
2
), 19,8 (
3
), 19,7 (
4
),
19,6 (
5
), 19,5 (
6
), 19,4 (
7
), 19,3 (
8
), 19,2 (
9
), 19,1 (
10
) и 19 (
11
) кПа
Согласно кривым, приведенным на рис. 3, при равенстве давлений на кон-
цах канала, температурное поле абсолютно симметрично, но с ростом градиента
давления асимметрия становится все значительнее. Ярко выражен скачок тем-
пературы мембраны до минимального уровня в области 500 мкм — где заканчи-
вается протравленное окно. Это связано с резким увеличением теплоотвода че-
рез кремниевую подложку.
Для того чтобы показать степень асимметричности температурного поля в
зависимости от расстояния от центра нагревателя до конца канала находилась
разность значений температуры нижней и верхней поверхности канала
T
(рис. 4). Полученные данные свидетельствуют о наличии четко локализованной
на расстоянии около 170 мкм зоны максимальной асимметричности темпера-
турного поля — расстояния, на котором зафиксирован наибольший темпера-
турный перепад между равноудаленными от нагревателя участками мембраны.
Как было отмечено выше, для максимизации чувствительности датчика, его
температурные сенсоры должны быть расположены в ЗМД температурного по-
ля. Следующий шаг — нахождение этой зоны. Для этого из значений
T
для
каждого следующего перепада давлений вычитали значения
T
на предыдущем
перепаде, после чего выполняли нормировку графиков. Зависимости безраз-
мерной дивергентности температурного поля при различных давлениях на кон-
цах канала от координаты приведены на рис. 5, здесь же отмечены ЗМД.