การวิเคราะห์ทางเทคนิคของระบบมัลติเซนเซอร์สำหรับการตรวจสอบและควบคุมพลศาสตร์ของไหล
เซ็นเซอร์วัดการไหลและความดันเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์ทางการแพทย์ และระบบตรวจสอบสภาพแวดล้อม เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้กระแสข้อมูลเสริมที่ช่วยให้สามารถระบุลักษณะเฉพาะของไดนามิกของของไหลได้อย่างแม่นยำในการใช้งานที่หลากหลาย ในขณะที่เซ็นเซอร์วัดการไหลจะวัดอัตราการเคลื่อนที่ของของไหล เซ็นเซอร์ความดันจะวัดปริมาณแรงที่กระทำโดยของไหลต่อสิ่งแวดล้อม การบูรณาการรูปแบบการตรวจจับเหล่านี้จะสร้างระบบการทำงานร่วมกันที่สามารถตรวจจับการอุดตัน เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และช่วยให้สามารถบำรุงรักษาแบบคาดการณ์ได้ในระบบของเหลวที่ซับซ้อน ความก้าวหน้าสมัยใหม่ในเทคโนโลยี MEMS และการรวมข้อมูลแบบหลายเซ็นเซอร์ได้เพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของระบบการวัดเหล่านี้อย่างมาก
เซนเซอร์ตรวจจับการไหลทำงานบนหลักการทางกายภาพที่หลากหลาย รวมถึงการถ่ายเทความร้อน (เครื่องวัดความเร็วลมแบบฟิล์มร้อน) การวัดความดันแตกต่าง และผลกระทบของโบลิทาร์ เซ็นเซอร์วัดการไหลความร้อน เช่น ซีรีส์ PLF1000 ที่ใช้ MEMS จะตรวจวัดผลการระบายความร้อนจากการเคลื่อนที่ของของไหล เพื่อกำหนดอัตราการไหลโดยมีความต้านทานการไหลน้อยที่สุด เซ็นเซอร์ความดันใช้กลไกต่างๆ เช่น การตรวจจับแบบเพียโซรีซิสทีฟ ตัวเก็บประจุ หรือออปติคอล เพื่อแปลงความเครียดทางกลให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า เซ็นเซอร์ Piezoresistive ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ภายใต้ความดัน ในขณะที่เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟจะวัดความแปรผันของระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรด เซ็นเซอร์ความดันที่มีโครงสร้างระดับจุลภาคที่เกิดขึ้นใหม่มีความไวที่ยอดเยี่ยม (สูงถึง 39.077 kPa⁻¹) ผ่านการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากระบบทางชีวภาพ
การประสานงานของเซ็นเซอร์การไหลและเซ็นเซอร์ความดันทำให้มีความสามารถในการตรวจสอบที่ซับซ้อนในอุตสาหกรรมต่างๆ ในการใช้งานทางการแพทย์ การรับพารามิเตอร์การไหลเวียนโลหิตไปพร้อมๆ กันทำให้สามารถตรวจจับการอุดตันของหลอดเลือดได้อย่างแม่นยำ ด้วยความแม่นยำ 92.3% สำหรับการอุดตันขนาดเล็ก ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าวิธีการแบบเซ็นเซอร์เดี่ยวอย่างมาก ระบบไฮดรอลิกทางอุตสาหกรรมใช้ "เซนเซอร์แบบอ่อน" ที่ใช้แรงดันในการคำนวณอัตราการไหลด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้มิเตอร์วัดการไหลทางกายภาพในสภาวะชั่วคราว แพลตฟอร์มไมโครฟลูอิดิก เช่น เซ็นเซอร์ Elveflow MFP ผสานรวมการวัดทั้งสองประเภทโดยมีปริมาตรเป็นศูนย์ ช่วยให้วิเคราะห์ชีวเคมีทางคลินิกได้อย่างแม่นยำ โดยทั่วไประบบบูรณาการเหล่านี้จะใช้อัลกอริธึมฟิวชันแบบถ่วงน้ำหนักแบบปรับได้เพื่อรวมสตรีมข้อมูลเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัด
การใช้งานที่ประสบความสำเร็จต้องอาศัยความใส่ใจในข้อกำหนดเฉพาะของเซ็นเซอร์ รวมถึงช่วงการวัด เวลาตอบสนอง และความเข้ากันได้ด้านสิ่งแวดล้อม เซ็นเซอร์วัดการไหล เช่น ซีรีส์ PLF1000 มีความต้านทานการไหลน้อยที่สุดซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานปั๊มที่ใช้พลังงานต่ำ ในขณะที่ต้องเลือกเซ็นเซอร์ความดันตามความเข้ากันได้ของตัวกลางและช่วงแรงดัน (เช่น 0-16 บาร์สำหรับการใช้งานไมโครฟลูอิดิก) ลักษณะการปรับสภาพสัญญาณ เช่น การชดเชยอุณหภูมิและโปรโตคอลการสอบเทียบส่งผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำในการวัด เซ็นเซอร์สมัยใหม่รวมเอาการสื่อสาร IO-Link มากขึ้นเพื่อการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบสองทิศทาง อำนวยความสะดวกในการกำหนดค่าระยะไกลและความสามารถในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ การไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในเซ็นเซอร์ที่ใช้ MEMS ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในตัวกลางที่ปนเปื้อนหรือมีฤทธิ์กัดกร่อน
การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความไวของเซ็นเซอร์และช่วงการตรวจจับผ่านวิศวกรรมโครงสร้างจุลภาคและการออกแบบที่ได้แรงบันดาลใจจากชีวภาพ เซ็นเซอร์เทมเพลตกระดาษทรายแสดงความไวต่อแรงกดอย่างน่าทึ่ง (การตรวจจับ 0.9 Pa) ในขณะที่ยังคงรักษาช่วงการทำงานที่กว้างได้ถึง 160 kPa เทคโนโลยีซับสเตรตที่ยืดหยุ่นช่วยให้สามารถปรับใช้เซ็นเซอร์ที่สอดคล้องบนพื้นผิวโค้งสำหรับการวัดตามหลักอากาศพลศาสตร์และอุทกพลศาสตร์ การบูรณาการปัญญาประดิษฐ์เพื่อการวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ถือเป็นก้าวต่อไป ด้วยการใช้งานที่มีศักยภาพในการผลิตอัจฉริยะและระบบหุ่นยนต์อัตโนมัติ ความก้าวหน้าเหล่านี้จะช่วยเชื่อมช่องว่างระหว่างการวัดทางกายภาพและการใช้งานดิจิทัลคู่ในกรอบงาน IoT เชิงอุตสาหกรรม
ผู้ติดต่อ: Ms. Caroline Chan
โทร: 13271919169