发明名称 晶片式微流量(流速)感测系统
摘要 本发明系有关一种利用微机电系统(MEMS)制程技术所设计及制作出之具高灵敏度之晶片式微流量(流速)感测系统,系将一组微型电阻与微型平面入射喷流及V型平板系统均整合于晶片上而构成微量流体之流量(流速)感测系统,其透过一组微型电阻侦测微量流体以平面入射喷流(Planar Impinging Jet)方式撞击至V型平板时所产生之规则性摇摆运动而造成的电阻变化,进而得知摆动频率(F)以推算出微量流体之流量(流速),可免除杂讯带来之干扰,具有高灵敏度,以应用于微量流体之精密量测。
申请公布号 TW445376 申请公布日期 2001.07.11
申请号 TW089127551 申请日期 2000.12.21
申请人 李国宾 发明人 李国宾;郭子荧;萧飞宾
分类号 G01P5/08;G01F1/56 主分类号 G01P5/08
代理机构 代理人 陈传岳 台北巿仁爱路三段一三六号十五楼
主权项 1.一种晶片式微流量(流速)感测系统,其主要包含: 一晶片,系提供微量流体导入之用; 一电子讯号撷取与处理单元,系撷取电子讯号并处 理前述讯号;及 一电流输入装置,系输入电流至前述晶片中。2.如 申请专利范围第1项所述之晶片式微流量(流速)感 测系统,其中前述之电子讯号撷取与处理单元主要 系包含:一类比/数位讯号转换卡及一数位讯号处 理系统。3.如申请专利范围2项所述之晶片式微流 量(流速)感测系统,其中前述之类比/数位讯号转换 卡系撷取电子讯号并转换为数位讯号之用。4.如 申请专利范围2项所述之晶片式微流量(流速)感测 系统,其中前述之数位讯号处理系统系计算前述数 位讯号并输出资料。5.如申请专利范围1项所述之 晶片式微流量(流速)感测系统,其中前述之电流输 入装置系一定电流电位计。6.如申请专利范围1项 所述之晶片式微流量(流速)感测系统,其中前述输 入之电流系一定电流。7.如申请专利范围1项所述 之晶片式微流量(流速)感测系统,其中前述之晶片 材质可为石英、玻璃、矽晶片、高分子塑胶材料 或其他具有相同功效之材质。8.如申请专利范围1 项所述之晶片式微流量(流速)感测系统,其中前述 之晶片材质系为石英。9.一种晶片,系用于晶片式 微流量(流速)感测系统,主要系包含: 一上板,其上具有复数孔洞及至少一组微型电阻; 及 一下板,其上具有至少一个流体进口槽、至少一个 出口槽及至少一个V型平板。10.如申请专利范围第 9项所述之晶片,其中前述之复数孔洞至少包含一 流体导入孔及一流体流出孔。11.如申请专利范围 第9项所述之晶片,其中前述之流体进口槽系对应 前述流体导入孔,及前述之出口槽系对应前述流体 流出孔。12.如申请专利范围第9项所述之晶片,其 中前述之流体进口槽系提供流体导入之用。13.如 申请专利范围第9项所述之晶片,其中前述之出口 槽系提供流体流出之用。14.如申请专利范围第9项 所述之晶片,其中前述之流体进口槽之末端形成一 微型喷嘴。15.如申请专利范围第14项所述之晶片, 其中前述之微型喷嘴系供流体喷出形成一平面入 射喷流。16.如申请专利范围第9项所述之晶片,其 中前述之V型平板系供前述平面入射喷流撞击以产 生规律性摇摆运动之用。17.如申请专利范围第9项 所述之晶片,其中前述之微型电阻系为感测前述平 面入射喷流之规律性摇摆运动造成之电阻变化。 18.如申请专利范围第17项所述之晶片,其中前述电 阻变化产生之电子讯号藉由前述电子讯号撷取与 处理单元计算得知平面入射喷流之摆动频率。19. 如申请专利范围第9项所述之晶片,其中前述V型平 板之角度可为大于0度且小于180度之间之任一角度 。20.如申请专利范围第19项所述之晶片,其中前述V 型平板之角度为70-110度。21.如申请专利范围第20 项所述之晶片,其中前述V型平板之角度为110度。22 .如申请专利范围9项所述之晶片,其中前述之晶片 材质可为石英、玻璃、矽晶片、高分子塑胶材料 或其他具有相同功效之材质。23.如申请专利范围9 项所述之晶片,其中前述之晶片材质系为石英。24. 如申请专利范围9项所述之晶片,其中前述之晶片 上板与下板系利用氢氟酸或其他具有相同功效之 技术相结合。25.一种晶片式微流量(流速)感测系 统,系藉由侦测微量流体之平面入射喷流撞击至V 型平板产生之规律性摇摆运动之摇摆频率(fF),进 而推算出微量流体之流量(流速)。26.如申请专利 范围第25项所述之一种晶片式微流量(流速)感测系 统,其中前述之流量(流速)系将前述测得之摇摆频 率(fF)代入下列公式求得: ,前述之St为Strouhal number,L为前述微型喷口至前述V 型平板顶端之距离,前述Uj为前述微型喷口之流体 速度。图式简单说明: 第一图系本发明之晶片式微流量(流速)感测系统 之仪器装置示意图。 第二图(A)及第二图(B)系分别为第一图中之晶片之 上板与下板之立体图。 第三图进一步显示出第一图本发明之电子讯号撷 取与处理单元之构成图。 第四图系由第一图本发明之晶片式微流量(流速) 感测系统结合其他单元以便于观测微型流场状态 之仪器装置示意图。 第五图(A)及第五图(B)系分别显示第四图中晶片之 上板与下板之立体图。 第六图(A)至第六图(D)系分别表示本发明之微型流 场平面入射喷流撞击至V型平板时产生之规律性摇 摆现象之示意图。 第七图(A)至第七图(F)系本发明之微型流场平面入 射喷流规律性摇摆之影像图。 第八图系本发明之晶片式微流量(流速)感测系统 之晶片下板之几何结构图。 第九图系表示本发明之平面入射喷流摆动频率(fF) 与微型喷口之流体速度(Uj)之关系图。 第十图系表示本发明之微型喷口之流体速度(Uj)与 Strouhal number(St)之关系图。
地址 台南市大学路一号国立成功大学工程科学系