Messung physikalischer Flüssigkeitseigenschaften mit beidseitig eingespannten Balkenstrukturen (Measurement of Liquid Properties Using a Vibrating Clamped–Clamped Beam Structure)
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Erwin Reichel
In diesem Beitrag wird ein Sensorkonzept zur Messung von Viskosität und Dichte von Flüssigkeiten untersucht. Dabei wird das Resonanzverhalten eines beidseitig eingespannten Balkens ausgewertet. Die durch die Flüssigkeit zustande kommende Widerstandskraft pro Längenheit wird aus einer numerischen Berechnung des Strömungsfeldes abgeleitet. Messungen wurden an einem Sensorelement, basierend auf kupferbeschichteten Polyesterfolien, durchgeführt. Die Balkenschwingung wird elektromagnetisch angeregt. Als Messsignal dient die durch Bewegungsinduktion zustande kommende Spannung. Zusätzlich wurde das Frequenzverhalten mit einer einfachen optischen Methode verifiziert.
In this contribution the concept of a viscosity and mass density sensor for the liquid phase based on a vibrating clamped-clamped beam structure is investigated. The liquid´s influence on the frequency response is modelled by calculating the resistance force acting on the structure by numerically solving the two-dimensional flow and pressure fields in the cross sectional plane. Besides presenting a micromachined prototype in silicon technology, measurements have been carried out with a PMMA-based sensor element featuring an electromagnetic actuation and an inductive readout. A simple optical method is used to verify the measured frequency response.
© Oldenbourg Wissenschaftsverlag
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