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不同流速传感性能比较

[ 时间:2018-01-11  来源:http://www.gygpumps.com 作者:广一水泵厂 点击: ]

影响探测精度的因素主要是微粒的布尔运动和微量进样泵的机械振动。布尔运动是由于大量分子或离子做无规则的运动,并对悬浮的固体微粒进行无规律的碰撞导致的受力不平衡造成的。要想降低其影响,首先,可以选择尺寸更大的微粒进行操控实验,微粒尺寸越大,受布尔运动影响越小。其次,使用去离子水作为配制试验液的溶剂,降低离子干扰。另外,保证实验区域远离热源,防止随着实验环境温度的升高,加剧了布尔效应。虽然微量进样本的机械振动是客观存在的,但依然可以部分减低其影响。例如,实验前将试验液进行超声处理去除其中的气泡,再排空整个微流系统中的气泡。因为气泡与液体不同,气泡弹性大,容易影响通道液体的形状变化。

 

由于光的强度在广一离心泵轴向方向上的衰减,操控长度随流速非线性变化。因此,在不同的流速范围内,灵敏度是非线性的。然而,这是可取的,因为在低流速范围内具有高灵敏度,而在髙流速范围内具有大的测量范围,这是实际应用所期望的。在低流速范围内高灵敏度是可以实现的,的变化与流速成反比,这与生物传感器提到的逆灵敏度类似。常用的逆灵敏度方法的关键点是,读出信号增加而被测参数降低,使该方法对于低流速检测特别有用。

 

目前比较常用的微流流速传感器所使用的技术包括悬臂梁和热传导检测。基于不同物理效应的流速传感器的性能参数已经列在了表1中。

表1:不同流速传感器的原理和性能

技术平台 结构 检测方法 测量范围 (pL/min) 最小检测变化
参考文献
(^iL/min)
  光纤锥悬臂梁 光强 10-1500 〜10 [31]
悬臂梁 Fabry-Perot 千涉仪 光谱干涉 16.7-1000 1.3 P2]
  PDMS悬臂梁 偏转的成像 0-600 35 [33]
热传导检测 微光纤布拉格光栅 布拉格波长 0-69 0.96 [34]
光操控 光纤 操控长度 0.02-14 0.01 本文的工作

从表中可以很明显的发现基于悬臂梁的流速传感器的测量范围可以做到很大,但是普遍存在测量精度较低,基本都在几微升/分钟甚至几十微升/分钟量级,比较适合用于对测量精度没有什么要求但是需要较大的测量范围的环境中;基于热传导检测的流速传感器的测量范围适中,测量精度大约1plVmim而我们做出的精度达到了它的100倍,而且基于热传导的传感器容易受外界环境干扰,如环境温度发生明显变化时布拉格波长会发生较为显著的飘移,这对于传感而言是很不利的。光操控特别擅长低流速下的高精度检测,该传感器精度高达0.01fiivmin,测量范围可达到接近3个数量级,在双对数坐标系中操控长度与流速的线性关系很好。根据斯托克斯定律Fv=6nv,流体力与微粒半径和流速成正比。如果使用较大的微粒,在较小的流速下就可以产生相同的流体力,这证明该传感器具有把探测极限做到更低的潜力。

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