Forskere udvikler akustisk cylindrisk skal til måling af flydende egenskaber

Forskere fra Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) fra det kinesiske videnskabsakademi udviklede en kompakt væskesensor baseret på en væskefyldt glas cylindrisk skal. Egenskaber i omkredsen af ​​den cylindriske skal blev eksiteret akustisk og efterfølgende detekteret.

Den cylindriske skals omkredsresonanser kunne bruges til at registrere væskens egenskaber. Det tilsvarende resonansfelt var begrænset til skaloverfladen og forbedrede interaktionen mellem den akustiske bølge og væskeprøven i skallen, forbedring af følsomheden.

Hurtig og præcis analyse af væskens egenskaber er nødvendig på områder som f.eks. Fødevarekvalitetskontrol, petrokemisk sammensætningsanalyse og miljøovervågning.

Fononiske krystaller, som er effektive til at modulere udbredelse og distribution af akustiske bølger, er designet som flydende sensorer baseret på lokaliserede tilstande. Imidlertid, den komplekse struktur af denne slags sensorer begrænser deres portabilitet og integrationskapacitet, og de fleste sensorer baseret på fononiske krystaller forbliver som tidlige laboratorieprototyper.

Baseret på tidligere analytisk optimering, Dr. Lin Qin fra SIAT udviklede det fremstillede system bestående af en cylindrisk glasskal med en ydre radius på 150,01μm, en indre radius på 119,98μm, og en længde på 10 mm. Skallen blev fyldt med den væske, der skulle føles, og sensorprøvevolumen var ca. 0,45 μL.

For at evaluere ydelsen af ​​cylindrisk-skal-systemet, forskerne undersøgte transmissionskoefficienterne for blandinger af vand og natriumiodid (NaI) med varierende koncentrationer inde i skallen. Der er altid rent vand omkring skallen.

Når en flydende akustisk bølge med korrekt resonansfrekvens rejste gennem skallen fyldt med det flydende medium og ophidsede skalets omkredsresonans, det akustiske felt lokaliseret omkring skaloverfladen kunne interagere intensivt med den flydende prøve.

Den resonante transmissionsdip var stærkt afhængig af væskens akustiske egenskaber. Derfor, positionen af ​​resonans -transmissionsdipningen kunne bruges til at måle væskens akustiske egenskaber.

Den cylindriske skal er engangs og kompatibel med andre mikrofluidiske komponenter, og det kunne integreres med lab-on-a-chip-enheder til forskellige mikrofluidiske sensingapplikationer i fremtidige undersøgelser.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Sensorer og aktuatorer A:Fysisk .