摘要：基于微机电系统(MEMS)微加工工艺,开发了一种能够测量微管道内壁面剪应力的热式传感器,以多晶硅为热敏元件,在低阻硅衬底上形成多孔硅膜隔离硅衬底损耗.利用水浴加热方法测量得到电阻温度系数为0.21%/℃.采用数值模拟的方法对剪应力传感器进行了热分析,探讨了提高剪应力传感器灵敏度和线性度的方法,为优化其设计和使用提供了理论基础.数值模拟结果表明:随着微管道深度的增加,传感器灵敏度提高,但线性度下降.

摘要：研究不同结构、不同热敏元件温度和不同工作介质等情况下剪应力传感器的性能差异.通过实验和数值模拟相结合的方法对剪应力传感器进行了热特性分析.数值模拟结果发现:采用热敏元件下部埋置真空空腔的结构,隔热效果最佳;选择相对较高的热敏元件温度和较高热物性系数的工作气体有助于获得较高的灵敏度.该结果对优化设计微型剪应力传感器具有通用的指导意义.

摘要：采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了残余应力对静电反馈式MEMS高温剪应力传感器的结构设计的影响.研究表明:在电极宽度和间距不变的情况下,增加电极数和减小电极长度可有效地减小由静电力引起的应力和变形;残余应力对结构应力和变形的影响远大于静电力.

摘要：提出一种新的基于共振表面元的动态共振墙剪应力传感器概念,并且通过建立理论模型、数值模拟和实验验证进行了系统的研究。研究结果表明动态共振墙剪应力传感器概念能够精确测量低速流场的墙剪应力,而且可能用于壁面湍流流场的控制研究。实验设计了开环和闭环测量控制系统,用于测量动态共振墙剪应力传感器位移随墙剪应力的变化。实验结果表明随着平均墙剪应力的变化,动态共振墙剪应力传感器的共振表面元能够获得可以测到的位移信号。此外,实验结果也充分证明动态共振墙剪应力传感器概念完全可以测量墙剪应力,实验结果与所建立理论模型的数值模拟结果符合较好。