초록 ▼

산업 계측 중에서 중요한 분야 중의 하나인 유속 및 유량을 측정하기 위해 반도체 기술을 이용한 정저항형 유속센서를 설계 및 제작하였다. 이 센서의 동작원리는 유동에 의한 가열된 센서의 냉각 작용에 따른 열의 손실을 계산함으로써 유속을 측정한다는 것에 기초한다. 피이드백 회로는 유체와 가여된 센서의 온도차를 일정케 함으로 쎈서의 저항값을 일정케 한다. 온도차를 일정케 하기 위해 필요한 센서에서의 전력의 변화를 측정함으로 유속을 검출할 수 있다. 검출회로는 열전도와 잡음에 의한 영향은 상쇄되게 하여 열대류에 의한 영향만을 고려하

산업 계측 중에서 중요한 분야 중의 하나인 유속 및 유량을 측정하기 위해 반도체 기술을 이용한 정저항형 유속센서를 설계 및 제작하였다. 이 센서의 동작원리는 유동에 의한 가열된 센서의 냉각 작용에 따른 열의 손실을 계산함으로써 유속을 측정한다는 것에 기초한다. 피이드백 회로는 유체와 가여된 센서의 온도차를 일정케 함으로 쎈서의 저항값을 일정케 한다. 온도차를 일정케 하기 위해 필요한 센서에서의 전력의 변화를 측정함으로 유속을 검출할 수 있다. 검출회로는 열전도와 잡음에 의한 영향은 상쇄되게 하여 열대류에 의한 영향만을 고려하도록 설계 되었다. 11℃의 물과 공기를 이용하여 챔버에 의한 방법과 보호막을 사용한 방법ㄹ의 두가지 방법으로 센서를 설치하여 실험하였다. 챔보에 의한 방법을 사용한 측정실험은 유리와 실리콘 기판을 사용하여 설치한 센서에 대하여 각각 0.038 mV/[㎝/sec], 0.011 mV/[㎝/sec]의 감도를 나타내었으며 측정 범위 0-200 ㎝/sec의 전 범위에 걸쳐서 거의 직선적인 관계를 나타내었다. 보호막을 사용한 측정실험은 물과 공기에 대해 각각 10 - 100 [㎝/sec], 100-800 [㎝/sec]의 범위에서 물에 대해 0.023 mV[㎝/sec], 공기에 대해 2㎶[㎝/sec]의 감도를 보이고 선형적인 특성을 나타내었다.

Abstract ▼

The constant resistance type flow sonsor which employs the principle to measure flow velocity by power consumption of sensor for flow velocity change has been designed and fabricated by using the semiconductor technique. The sensor is composed of the measurment and the reference sensor. Feedback c

The constant resistance type flow sonsor which employs the principle to measure flow velocity by power consumption of sensor for flow velocity change has been designed and fabricated by using the semiconductor technique. The sensor is composed of the measurment and the reference sensor. Feedback circuit can be used to keep up constant temperature difference between fluid and heating sensor to maintain constant sensor resistance. Flow velocity can be measured by detecting the heating power change of the sensor - heating power of the sensor changes to keep up constant sensor temperature when flow velocity varies. Detecting circuit has designed to remove the conduction heat transfer and only to consider the effect of the convection heat transfer. The experiments employ two different sensor mounting method, using the chamber and the passivation. The experiments using the chamber method are carried out with different substrate materials to investigate the influence of the thermal conducting of th substrate materials. The sensor shows a sensitivity of 0.038 mV/[㎝/sec] for glass substrate and 0.011 mV/[㎝/sec] for silicon substrate and both substrates are obtained linear characteristic betwen the square root flow velocity and power consumption for velocity range, 0 - 200 ㎝/sec. The second experiments using the passivation mathod are carried out with water and air. The sensor shows a sensitivity of 0.023 mV/[㎝/sec] for water and 2 ㎶/[㎝/sec] and is obtained linear characteristic for velocity range 10 - 100 [㎝/sec] for water and 100 - 800 [㎝/sec] for air.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...8
• 제 2 장 열식 유속센서의 이론...11
• 2.1 정온도형 유속센서의 동작 원리...11
• 2.1.1 동작 방식의 종류...11
• 2.1.2 정온도형 유속센서의 피이드백 원리...13
• 2.2 기본 방정식...15
• 2.2.1 정온도형 유속센서 방정식...15
• 2.2.2 브리지 방정식...16
• 2.2.3 증폭기 방정식...17
• 2.2.4 정적 및 선형화된 동적 방정식...17
• 제 3 장 센서 설계 및 제작...19
• 3.1 센서 소자 제작...19
• 3.2 센서 제작...20
• 3.2.1 챔버 방법...20
• 3.2.2 보호막 방법...21
• 3.3 검출회로...22
• 제 4 장 실험 및 결과...24
• 4.1 실험 방법...24
• 4.1.1 챔버에 의한 방법...24
• 4.1.2 보호막에 의한 방법...26
• 4.2 실험 결과...27
• 4.2.1 챔버에 의한 방법...27
• 4.2.2 보호막에 의한 방법...31
• 제 5 장 결론...33
• 제 6 장 인용 문헌...34