过热与直接流动载荷对MEMS双稳态流量传感器的影响

我们展示了一项关于MEMS流量传感器的实验研究结果，其中初始弯曲的双端固支双稳态微梁是主要传感元件。我们的研究探讨了过热比、直接流动载荷以及湍流诱导振动对由电流加热的静电驱动梁的连续突跳屈曲和回弹释放的影响。该传感器采用绝缘体上硅晶圆，由高掺杂单晶硅制成。微梁位于芯片边缘，暴露于气流中，从而能够使用激光多普勒测振仪和摄像机同时进行动态响应测量。我们的研究表明，对于这种传感原理，过热比可以显著低于传统的热传感元件，这表明具有大幅节能的潜力。我们还强调了流动角度和振动对临界突跳和回弹电压的重要影响，这些电压对流量传感器的输出至关重要。此外，我们首次直接实验观测到突跳/回弹转变过程中梁轮廓的时间历程。这项研究的潜在影响在于开发更鲁棒的MEMS流量传感器，具有更高的灵敏度，并更好地理解其对环境因素的响应，这可能在航空航天、环境监测和工业过程控制等领域有更广泛的应用。