微機(jī)電系統(tǒng)如何使用補(bǔ)償IC測量流體流量

用微機(jī)電系統(tǒng)和兩個壓力傳感器補(bǔ)償集成電路（IC）演示了用于生化和醫(yī)學(xué)目的的微流體流量測量。流體的流速可以通過精密加工通道上的壓降來確定。整個組件可安裝在小型陶瓷混合組件上。

在廣泛的當(dāng)前應(yīng)用中，流體分析必不可少。生物學(xué)，醫(yī)學(xué)分析，基因工程和許多其他領(lǐng)域都依賴于快速，精確且可重復(fù)的化學(xué)和生物學(xué)分析。自動執(zhí)行流體樣品定量和分析的工具對于負(fù)擔(dān)得起的性能至關(guān)重要。

已經(jīng)設(shè)計出高度專業(yè)的電子傳感器來自動執(zhí)行樣品分析，但是液體的配給（仍然是一個突出的問題）必須在物理上完成。通常使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的專用微型注射器來完成此操作?？梢暂p松想象與此類設(shè)置相關(guān)的困難和費(fèi)用。

在解決這一問題的一種新穎方法中，DASA IMT和Seyonic SA（均為瑞士納沙泰爾公司）開發(fā)了流通式微流體配液，并將其作為用于太空實驗的工具包的一部分。如下所述，該設(shè)計的關(guān)鍵要素是微流量傳感器設(shè)備。要求是：

• 小尺寸
• 化學(xué)慣性
• 溫度穩(wěn)定性
• 長期穩(wěn)定性
• 簡單，輕松和全自動的重新校準(zhǔn)
• 線性電壓-壓力輸出

一種測量微流體流量的方法是通過測量集成到微流通道中的節(jié)流閥上的壓差。壓力測量是通過雙壓阻式壓力傳感器進(jìn)行的，其中一個放在限流器之前，另一個放在限流器之后。為了確保傳感器不受化學(xué)侵蝕性流體的影響或更改，將壓力下的流體施加到傳感器膜片的背面（其單晶硅對化學(xué)物質(zhì)相對不敏感）而不是正面。這種不尋常的配置通過將敏感的微電子電路與液體隔離開來保護(hù)它們，從而保護(hù)了傳感器上的敏感微電子電路。為防止機(jī)械張力引起的誤差，將傳感器安裝在較厚的陶瓷基板上（圖1）。

壓阻式壓力傳感器具有出色的靈敏度和可重復(fù)性，但對環(huán)境溫度的變化非常敏感。直到最近，還沒有辦法在實現(xiàn)微流體流量傳感所需的小尺寸和快速響應(yīng)的同時補(bǔ)償這些誤差。一種解決方案是采用新型的MAX1458傳感器信號處理器，該傳感器可以補(bǔ)償壓阻傳感器的初始誤差和與溫度有關(guān)的誤差。圖2將未經(jīng)校正的傳感器的輸出與通過該IC補(bǔ)償?shù)南嗤敵鲞M(jìn)行了比較。

數(shù)字和用戶可編程寄存器對模擬信號路徑進(jìn)行全電子補(bǔ)償。對于在-40°C至+ 125°C汽車溫度范圍等環(huán)境溫度變化較大的應(yīng)用中，MAX1458的總輸出精度優(yōu)于1％。對于更有限的跨度（例如+ 15°C至+ 45°C），總壓力精度接近0.1％。

編輯：hfy