【導(dǎo)讀】通過微機(jī)電系統(tǒng)和兩個壓力傳感器補(bǔ)償集成電路 (IC) 演示了用于生化和醫(yī)療目的的微流體流量測量。流體的流速可以通過精密加工通道上的壓降來確定。整個組件安裝在一個小型陶瓷混合組件上。
通過微機(jī)電系統(tǒng)和兩個壓力傳感器補(bǔ)償集成電路 (IC) 演示了用于生化和醫(yī)療目的的微流體流量測量。流體的流速可以通過精密加工通道上的壓降來確定。整個組件安裝在一個小型陶瓷混合組件上。
流體分析在當(dāng)前的廣泛應(yīng)用中至關(guān)重要。生物學(xué)、醫(yī)學(xué)分析、基因工程和許多其他領(lǐng)域都依賴于快速、和可重復(fù)的化學(xué)和生物分析。自動化流體樣品定量和分析的工具對于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的性能至關(guān)重要。
高度化的電子傳感器被設(shè)計用于自動化樣品分析，但液體的計量仍然是一個突出的問題，必須以物理方式完成。該操作通常通過由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的專用微型注射器來完成。很容易想象與此類設(shè)置相關(guān)的難度和費(fèi)用。
為了解決這個問題，DASA IMT 和 Seyonic SA（均位于瑞士納沙泰爾）開發(fā)了流通式微流體計量，作為太空實(shí)驗(yàn)工具包的一部分。如下所述，該設(shè)計的關(guān)鍵要素是微流量傳感器裝置。要求是：
小尺寸
化學(xué)惰性
溫度穩(wěn)定性
長期穩(wěn)定
簡單、輕松且全自動的重新校準(zhǔn)
線性電壓-壓力輸出
測量微流體流動的一種方法是測量集成到微流通道中的限制件上的壓差。壓力測量通過雙壓阻壓力傳感器進(jìn)行，一個放置在限制之前，另一個放置在限制之后。為了確保傳感器不受化學(xué)侵蝕性流體的影響或改變，加壓流體施加到傳感器膜片的背面（其單晶硅對化學(xué)物質(zhì)相對不敏感）而不是正面。這種不尋常的配置通過屏蔽液體來保護(hù)傳感器頂部敏感的微電子電路。為了防止機(jī)械張力產(chǎn)生誤差，傳感器安裝在厚陶瓷基板上（圖 1）。
壓阻壓力傳感器具有出色的靈敏度和再現(xiàn)性，但它們對環(huán)境溫度的變化非常敏感。直到近，還沒有辦法在實(shí)現(xiàn)微流體流量傳感所需的小尺寸和快速響應(yīng)的同時補(bǔ)償這些誤差。該問題的解決方案之一是新型 MAX1458 傳感器信號處理器，它可以補(bǔ)償壓阻傳感器的初始誤差和溫度相關(guān)誤差。圖 2 將未經(jīng)校正的傳感器的輸出與使用該 IC 補(bǔ)償?shù)南嗤敵鲞M(jìn)行了比較。
數(shù)字和用戶可編程寄存器對模擬信號路徑執(zhí)行完全電子補(bǔ)償。對于環(huán)境溫度變化較大的應(yīng)用，如-40°C至+125°C汽車溫度范圍，MAX1458可提供優(yōu)于1%的總輸出精度。對于更有限的量程，例如 +15°C 至 +45°C，總壓力精度接近 0.1%。
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