MEMS-based micro-Coriolis technology for high precision density measurement
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Geb. 1972 in Bern. Lehre als Maschinenmechaniker und anschließendes Studium in Maschinenbau an der Ingenieurschule Biel. Danach Studium der Physik mit Promotion in Experimentalphysik an der Universität Bern. Seit 11 Jahren in Forschung und Entwicklung von Coriolis Durchfluss- und Dichtesensoren bei Endress+Hauser Flowtec AG tätig.
Endress+Hauser Flowtec AG, Kägenstrasse 7, CH-4153 Reinach, Switzerland
Abstract
Endress+Hauser has a long history of developing and producing flowmeters of various measurement technologies for the scope of process and product control in a variety of applications and industries. One of the most important flow measurement technologies in the last decades was the vibrating tube flowmeters based on the Coriolis measuring principle. An advantage of Coriolis flowmeters is the fact that they measure direct mass flow rate. Furthermore, by using the resonating tube frequency information, density and viscosity of a fluid can be deduced. Coriolis flowmeters exist in a lot of different shapes and styles, typically having metal flow tubes e. g. from stainless steel, titanium, zirconium or tantalum. The nominal flow rates range from about 1 g/h to 4000 t/h corresponding to line sizes from 0.2 mm up to 350 mm. In recent years different groups have worked on the adaptation and implementation of the Coriolis measuring principle in a MEMS (Micro Electro Mechanical System) sensor by etching a micro tube structure from a silicon wafer. Such micro machined silicon based Coriolis sensor chips open a new field of applications for the Coriolis measuring principle. Here we present the work of Endress+Hauser on the field of MEMS based Micro-Coriolis Sensors and explore potential applications of this new technology, e. g. for very accurate liquid and gas density measurements and concentration determination.
Zusammenfassung
Endress+Hauser hat eine lange Tradition in der Entwicklung und Produktion von hochwertigen Durchflussmessgeräten unterschiedlichster Messprinzipien für die Prozessindustrie. Eine der wichtigsten und erfolgreichsten Durchflussmesstechnologien der letzten 20 Jahren war Coriolis-Messprinzip, bei welchen vibrierende Rohre zur Messung eingesetzt werden. Ein großer Vorteil des Coriolis Messprinzips ist die Tatsache, dass es sich um eine direkte Massefluss-Messung handelt. Des Weiteren können durch Auswertung der Schwingungseigenschaften des Messrohres, wie die Frequenz und die Dämpfung, auch weitere Fluideigenschaften, wie die Dichte oder die Viskosität, bestimmt werden. Coriolis-Durchflussmessgeräte existieren in den unterschiedlichsten Bauformen und Ausführungen. Typischerweise weisen sie metallische Messrohre auf, aus rostfreiem Stahl, Titan, Zirkonium oder Tantal. Die Durchflussraten decken einen Bereich von 1 g/h bis 4000 t/h ab, was Leitungsdurchmessern von 0.2 mm bis 350 mm entspricht.
In den letzten Jahren haben verschiedene Gruppen an der Adaptierung und Umsetzung des Coriolis Messprinzips als mikrofluidisches System gearbeitet. Dabei werden die Mikrostrukturen wie z. B. schwingungsfähige Fluidkanäle, typischerweise aus einem Silizium-Wafer, durch Ätzen und Bonden ausgeformt. Solche mikromechanischen Silizium-basierten Coriolis-Sensoren eröffnen ein neues Feld von möglichen Anwendungen. Nachfolgend wird die bisherige Arbeit von Endress+Hauser auf dem Gebiet der Mikro-Coriolis-Sensorik präsentiert und verschiedene mögliche Anwendungsfelder dieser neuen Technologie untersucht und vorgestellt. So beispielsweise die hochgenaue Dichtemessung von Flüssigkeiten oder Gasen, und die Bestimmung der Stoffkonzentration.
About the author
Geb. 1972 in Bern. Lehre als Maschinenmechaniker und anschließendes Studium in Maschinenbau an der Ingenieurschule Biel. Danach Studium der Physik mit Promotion in Experimentalphysik an der Universität Bern. Seit 11 Jahren in Forschung und Entwicklung von Coriolis Durchfluss- und Dichtesensoren bei Endress+Hauser Flowtec AG tätig.
Endress+Hauser Flowtec AG, Kägenstrasse 7, CH-4153 Reinach, Switzerland
Acknowledgement
The author would like to acknowledge the work and support from A. Rasch, P. Reith, H. Feth, S. Wirth, M. Theodor and M. Touzin.
©2016 Walter de Gruyter Berlin/Boston
Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Editorial
- AMA-Kongress SENSOR 2015 in Nürnberg – Innovative Sensortechnologien und Sensoranwendungen
- Beiträge
- Inverse Methode zur Charakterisierung des mechanischen Frequenzverhaltens isotroper Werkstoffe
- Dynamische Kalibrierung eines Mehrkomponentensensors für Kraft und Drehmoment
- Mit Inkjet und Aerosol Jet® gedruckte Sensoren auf 2D- und 3D-Substraten
- Drucksensoren aus Zirkonoxid-Keramik mit hochempfindlichen Sensorschichten
- MEMS-based micro-Coriolis technology for high precision density measurement
- Verfahren der Zeitumkehr elastischer Wellen auf Platten für die lokale haptische Interaktion
- Optical electron beam dosimetry with ceramic phosphors as passive sensor material for broad dose ranges
Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Editorial
- AMA-Kongress SENSOR 2015 in Nürnberg – Innovative Sensortechnologien und Sensoranwendungen
- Beiträge
- Inverse Methode zur Charakterisierung des mechanischen Frequenzverhaltens isotroper Werkstoffe
- Dynamische Kalibrierung eines Mehrkomponentensensors für Kraft und Drehmoment
- Mit Inkjet und Aerosol Jet® gedruckte Sensoren auf 2D- und 3D-Substraten
- Drucksensoren aus Zirkonoxid-Keramik mit hochempfindlichen Sensorschichten
- MEMS-based micro-Coriolis technology for high precision density measurement
- Verfahren der Zeitumkehr elastischer Wellen auf Platten für die lokale haptische Interaktion
- Optical electron beam dosimetry with ceramic phosphors as passive sensor material for broad dose ranges
