یک آشکارساز انواع گاز مبتنی بر سنسور گرمایی میکروالکترومکانیکی

مصطفی پروین¹ فرشاد بابازاده² علی تجویدی³

1) مهندس
2) استادیار
3) استادیار

محل انتشار : کنفرانس بین المللی مهندسی و علوم کاربردی(iceasconf.com)
چکیده :
در این مقاله، یک سنسور میکروالکترومکانیکی برای تشخیص نوع گاز عبوری از سطح سنسور معرفی شده است. گازهای مختلف با توجه به ویژگی های متفاوتی که دارند، بر روی پروفایل سرعت سیال در کانال عبوری و همچنین توزیع گرمای تولید شده توسط هیتر و حس شده از سوی سنسور، تأثیر می گذارند. با ورود گاز نامشخص به کانال و سنجش دما توسط سنسور و با داشتن سرعت سیال می توان یک پروفایل سرعت و دما برای آن تعیین نمود و با مقایسه پروفایل های دما و سرعت برای گازهای مختلف از آزمون های قبل، نوع گاز عبوری را تشخیص داد. در این تحقیق، پروفایل سرعت و توزیع دما مربوط به گازهایی مانند هیدروژن، هلیوم، پروپان و گاز طبیعی به دست آمده است و در صورتی که گاز نامعلوم یکی از این گازها باشد، می توان با تطبیق نرم افزاری پروفایل گاز نامعلوم با گازهای مشخص شده، نوع گاز را تشخیص داد. بدیهی است که هرچه تعداد پروفایل های سرعت و دمای گازهای بیشتری در دسترس باشد، گازهای بیشتری را می توان تشخیص داد. ساختار طراحی شده شامل یک زیرلایه سیلیکونی است که بر روی آن یک لایه عایق SiO2 قرار گرفته است؛ به طوری که دو نوار هیتر و یک نوار سنسور در میان این لایه عایق قرار گرفته اند. ساختار دارای طول کلی µ1800 بوده و نوارهای سنسور و هیتر هر کدام دارای طول µ 30، ضخامت µ 3 و پهنای µ 600 و از جنس پلی سیلیکون می باشند. سیال از سطح ساختار عبور کرده و تحت تأثیر گرمای ایجاد شده توسط هیتر قرار می گیرد. گرادیان دما در اطراف سنسور به آهنگ انتقال گرمای سیال بستگی دارد. ارتباط سرعت سیال و گرادیان دمای ایجاد شده در اطراف سنسور توسط نرم افزار COMSOL Multiphysics شبیه سازی شده است.
کلمات کلیدی : آشکارساز گاز سنسور گرمایی گرادیان دما سیستم های میکروالکترومکانیکی