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設(shè)計(jì)
傳感器布局如圖1a所示，其中Ag-Ni熱電堆圍繞中心電極對稱布置
鎳加熱器。介質(zhì)在傳感器表面流動所引起的對流換熱影響傳感器的性能
加熱器產(chǎn)生的溫度場。一方面，靠近加熱器的熱接點(diǎn)溫度
另一方面，水流下游的整體溫度高于周邊溫度。
不同的溫度導(dǎo)致上下游方向的兩個(gè)熱電壓UD，UU。每個(gè)電壓為
與內(nèi)外溫差成正比。
如圖1b所示，有限元模擬顯示，對于恒定的加熱功率，熱電堆的總和
作為輸出信號的電壓僅適用于約v<2 m/s的低流量范圍，以補(bǔ)償有效的
對流冷卻在較高的流速下，加熱功率必須通過電子調(diào)節(jié)器進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)
控制器。選擇熱電堆電壓之和作為工藝參數(shù)進(jìn)行控制，
由下式得出：
（a） （二）
圖1：（a）傳感器布局示意圖。銀和鎳金屬薄膜沉積在載體箔上。金屬膜形成兩個(gè)熱電堆
圍繞中心鎳加熱器對稱布置。鋁箔的長度可以調(diào)整，以適應(yīng)不同的風(fēng)道幾何形狀。（b） 彩色編碼
采用三維有限元法模擬了加熱器功率為100mw，最大流速為100mw時(shí)的溫度分布
vmax的正x方向=0.5 m/s。
832 H.Steiner等人。/媒體工程168（2016）830–833
你知道嗎
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烏迪奧
U T T T T
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烏特
, (1)
該電壓與中央加熱器和中央加熱器周圍的平均溫度差成比例
箔材外圍的平均溫度TTITO。
熱電堆在75μm厚的柔性PET載體箔上絲網(wǎng)印刷（圖2）。廣告
銀件采用熱固性絲網(wǎng)印刷漿料，鎳漿料采用電介質(zhì)制備
制備了平均粒徑≤20μm的Ag/Ni熱電偶和熱電堆
兩步法。通常情況下，首先印刷銀部件，并在50℃下短暫干燥。然后對鎳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析
補(bǔ)充。選用Ag/Ni熱電偶是由于其優(yōu)越的熱電性能和耐腐蝕性
兩種金屬的穩(wěn)定性。測量平均線寬為300μm和500μm，高度為
分別用10μm和2μm對Ni和Ag路徑進(jìn)行定量。實(shí)驗(yàn)測定了Seebeck系數(shù)
在先前的工作[8]中確定了室溫下的S=11.5μV/K。
三。測量和結(jié)果
圖3a描述了測量和評估方法的示意性概念。亞克力玻璃管
總長度為82 cm，直徑為5 cm的流道被用作絲網(wǎng)印刷的特征
傳感器。風(fēng)機(jī)安裝在管道的一端，以建立一個(gè)穩(wěn)定和明確的氣流。A
PC控制的電源調(diào)節(jié)風(fēng)扇的電壓，從而設(shè)置通道中的流速。這個(gè)
選擇的風(fēng)機(jī)類型可使平均流速在0.5至3.5 m/s范圍內(nèi)
傳感器位于管道中間，通過加熱器UH的電壓用數(shù)字傳感器測量
萬用表由PC機(jī)控制，每個(gè)流速值和流量值記錄100個(gè)測量點(diǎn)
所得平均值用于繪制傳感器的輸出特性。
采用常規(guī)PI控制器建立恒溫差運(yùn)行模式
ΔT。熱電堆電壓UU+UD之和，與ΔT成正比，首先經(jīng)過低通濾波、放大
然后與參考值Uref~ΔTref進(jìn)行比較。控制器調(diào)整加熱器電壓，從而
加熱功率，直到達(dá)到所需的溫差。電壓與流量成正比
如圖3b所示，速度和表現(xiàn)出嚴(yán)格增加的行為，這與有限元法非常一致
模擬。
圖2：絲網(wǎng)印刷傳感器的照片。鑲嵌物描繪了圍繞中心的熱連接區(qū)域的顯微照片
加熱器元件。大的接觸墊位于傳感器的每一端，以便在測試過程中建立足夠的電氣連接
流道內(nèi)的特性。
H.Steiner等人。/媒體工程168（2016）830–833
4結(jié)論
介紹了一種基于絲網(wǎng)印刷熱電堆的風(fēng)管流量傳感器。安
Ag/Ni熱電偶被印刷在PET載體箔上，其中兩個(gè)熱電偶圍繞一個(gè)金屬片對稱排列
中央鎳加熱器。傳感器的長度可以調(diào)整為跨距 |
