Entwurf und Charakterisierung von Mikrosensoren zur Charakterisierung von Flüssigkeitsgemischen

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Es existieren zahlreiche chemische und physikalische Messprinzipien zur Bestimmung des Mischungsverhältnisses von Fluiden. Chemische Sensoren weisen typischerweise eine Degradation auf, während physikalische Sensoren, wie zur Messung von Dichte oder Schallgeschwindigkeit, oft komplex und teuer sind. Einfache elektrische Prinzipien, wie die Messung der elektrischen Leitfähigkeit oder Permittivität, sind anfällig für Verunreinigungen wie Metallionen. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden in dieser Arbeit zwei Messprinzipien zur simultanen Bestimmung von Mischungsverhältnis und Strömungsgeschwindigkeit binärer Gemische entwickelt. Das erste Prinzip ist eine Weiterentwicklung dynamisch betriebener Hot Disk-Sensoren und beruht auf der Bestimmung thermischer Eigenschaften des Gemischs. Einfache Herstellungsverfahren ermöglichen den Einsatz in preissensiblen, mobilen Anwendungen. Das zweite Messprinzip analysiert die rheologischen Eigenschaften der Gemische. Durch die Platzierung eines Störkörpers im Strömungskanal bildet sich ein stationäres Wirbelpaar hinter dem Körper. Ein Mikroheizer im Wirbelgebiet misst die Wirbelausdehnung, die sich mit dem Mischungsverhältnis ändert, was die Empfindlichkeit im Vergleich zu den Hot Disk-Sensoren erhöht.