Analysis of development state of the thermal flow sensors of general, biomedical and ecological designation
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2022-43-1-82-93Keywords:
thermal flow sensors, signal converters, integrated biomedical and ecological electronicsAbstract
The paper analyzed the characteristics of microelectronic flow sensors, which made it possible to draw a number of important conclusions, namely: modern microelectronic thermal flow sensors, and in particular biomedical sensors, are characterized by a significant variety of principles of signal formation - from elementary linear converters based on one sensitive element to non-linear ones ( generation, time-dependent) converters based on matrices of functionally integrated elements. The problem of energy consumption of thermal flow sensors remains relevant. This is especially characteristic when powering destination sensors from autonomous, i.e., small-sized, low-power, low-voltage electrochemical cells. A decrease in energy consumption (power and heating temperature) leads to the parasitic effect of signal line resistances and, as a result, to the deterioration of functional characteristics, in particular, to a decrease in the accuracy of flow rate measurement.
References
B.W. van Oudheusden. Silicon thermal flow sensors // Sensors and Actuators A: Phys. – 1992. № 30. – PP. 5–26.
M. Ashauer, H. Glosch, F. Hedrich, N. Hey, H. Sandmaier, W. Lang. Thermal flow sensor for liquids and gases based on combinations of two principles // Sensors and Actuators A. – 1999. Vol. 73. – PP. 7-13.
F. Jiang, Y.-C. Tai, C.-M. Ho, R. Karan, M. Garstenauer. Theoretical and experimental studies of micromachined hot-wire anemometers // International Electron Devices Meeting (IEDM), San Francisco, December 11–14. – 1994. PP. 139-142.
J.J. van Baar, R.W. Wiegerink, T.S.J. Lammerink, G.J.M. Krijnen, M. Elwenspoek. Micromachined structures for the thermal measurements of fluid and flow parameters // J. Micromech. Microeng. – 2001. – № 11. – PP. 311–318.
T. S. T. Lammerink, N. R. Tas, M. Elwenspoek, J. H. J. Fluitman. Micro-liquid flow sensor // Sensors and Actuators A. – 1993. – PP. 45-50.
P.M. Handford, P. Bradshaw. The pulsed-wire anemometer // Exp. Fluids 7. – 1989. – PP. 125–132.
Ellis Menga, Po-Ying Li, Yu-Chong Tai. A biocompatible Parylene thermal flow sensing array // Sensors and Actuators A. – 2008. № 144. –PP. 18–28.
Bartsch de Torres, C. Renschb, T. Thelemannc, J. Müller, M. Hoffmann. Fully Integrated Bridge-type Anemometer in LTCC-based Microfluidic Systems Advances // Science and Technology. – 2008. Vol. 54. – PP. 401 - 404. Online at http://www.scientific.net.
A. Margelov. Honeywell gas flow sensors [Electronic resource] / A. Margelov // Chip News. — 2005. — № 9 (102). — С.56—58. —www.chip-news.ru.
N.-T. Nguyen, W. Dotzel. Asymmetrical locations of heaters and sensors relative to each other using heater arrays: a novel method for designing multi-range electrocaloric mass-flow sensors // Sensors and Actuators: A Phys. – 1997. Vol. 62. – PP. 506–512.
N. Sabate, J. Santande, L. Fonseca, I. Gracia, C. Cane. Multi-range silicon micromachined flow sensor // The 16th European Conference on Solid-State Transducers. – 2002. – PP. 202-205.
Ihsan Hariadi, Hoc-Khiem Trieu, Wilfried Mokwa, Holger Vogt. М. Integrated МFlow Sensor with Monocrystalline Silicon Membrane Operating in Thermal Time-of-Flight Mode // The 16th European Conference on Solid-State Transducers. – 2002. – PP.115-116.
ELDRIDGE PRODUCTS INC - Thermal Gas Mass Flow Measurement and Control Instrumentation. [Електронний ресурс]: http://www.cmctechnologies. com.au/ index.htm.
Термоанемометры Testo 405, Testo 425. [Електронний ресурс]: ]:http://www. inducr.com.ua .
Y. Fang and W. W. Liou. Computations of the Flow and Heat Transfer in Microdevices Using DSMC With Implicit Boundary Conditions // J. Heat Transfer. – 2002. Vol. 124. – PP. 338-345.
W.W. Liou and Y. Fang. Implicit Boundary Conditions for Direct Simulation Monte Carlo Method in MEMS Flow Predictions // CMES. – 2000. – Vol. 1, No. 4, –PP. 119-128.
Y. Weiping, L. Chong, L. Jianhua, M. Lingzhi and N. Defang. Thermal distribution microfluidic sensor based on silicon // Sensors and Actuators B. – 2005. – Vol. 108. – PP.943-946.
Z.Yu. Gotra, R.L. Holyaka, S.S. Kulenko, V.E. Erashok. Controller of the temperature regime of thermo-anemometric flow sensors // Elektronika i svyaz. – 2009. – No. 2-3. - P.22-27.
Z.Yu. Gotra, R.L. Holyaka, S.V. Pavlov, S.S. Kulenko. Principles of electrothermal modeling of electronic circuits with dynamic self-heating of elements // Electronics. Bulletin of the Lviv Polytechnic National University. - 2009. - No. 646. - P.57-65.
Z.Yu. Gotra, R.L. Holyaka, S.V. Pavlov, S.S. Kulenko. Microelectronic thermal flow sensors in biomedical research // Measuring and computing technology in technological processes. – 2008. – No. 2. – P. 122 – 128.
Z.Yu. Gotra, R.L. Holyaka, S.V. Pavlov, S.S. Kulenko, O.V. Manus Differential thermometer with high resolution // Technology and construction in electronic equipment. - 2009. - No. 6 (84). - P. 19 - 23.З.Ю.
Pavlov S. V. Information Technology in Medical Diagnostics //Waldemar Wójcik, Andrzej Smolarz, July 11, 2017 by CRC Press - 210 Pages.
Wójcik W., Pavlov S., Kalimoldayev M. Information Technology in Medical Diagnostics II. London: (2019). Taylor & Francis Group, CRC Press, Balkema book. – 336 Pages.
Highly linear Microelectronic Sensors Signal Converters Based on Push-Pull Amplifier Circuits / edited by Waldemar Wojcik and Sergii Pavlov, Monograph, (2022) NR 181, Lublin, Comitet Inzynierii Srodowiska PAN, 283 Pages. ISBN 978-83-63714-80-2.
Pavlov Sergii, Avrunin Oleg, Hrushko Oleksandr, and etc. System of three-dimensional human face images formation for plastic and reconstructive medicine // Teaching and subjects on bio-medical engineering Approaches and experiences from the BIOART-project Peter Arras and David Luengo (Eds.), 2021, Corresponding authors, Peter Arras and David Luengo. Printed by Acco cv, Leuven (Belgium). - 22 P. ISBN: 978-94-641-4245-7.
Kukharchuk, Vasyl V., Sergii V. Pavlov, Volodymyr S. Holodiuk, Valery E. Kryvonosov, Krzysztof Skorupski, Assel Mussabekova, and Gaini Karnakova. 2022. "Information Conversion in Measuring Channels with Optoelectronic Sensors" Sensors 22, no. 1: 271. https://doi.org/10.3390/s22010271
Avrunin, O.G.; Nosova, Y.V.; Pavlov, S.V.; Shushliapina, N.O.; and etc. Research Active Posterior Rhinomanometry Tomography Method for Nasal Breathing Determining Violations. Sensors 2021, 21, 8508. doi: 10.3390/s21248508, https://www.mdpi.com/1424-8220/21/24/8508.
Avrunin, O.G.; Nosova, Y.V.; Pavlov, S.V.; and etc. Possibilities of Automated Diagnostics of Odontogenic Sinusitis According to the Computer Tomography Data. Sensors 2021, 21, 1198. https://doi.org/10.3390/ s21041198.
Vasyl V. Kukharchuk, Sergii V. Pavlov, Samoil Sh. Katsyv, and etc. “Transient analysis in 1st order electrical circuits in violation of commutation laws”, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 97 NR 9/2021, p. 26-29, doi:10.15199/48.2021.09.05.
Sensors of electric magnetic radiation for bioengineering research / G. S. Tymchyk; V. I. Skytsiuk, M. A. Waintraub, T. R. Klochko. – K. : S.E. Lesia, 2004. – 64 p.
Osadchuk O. V Microelectronic frequency converters on the base of the transistor structures with negative resistance / O. V. Osadchuk. – Vinnytsia: UNIVERSUM- Vinnytsia, 2000. – 303 p.
Downloads
-
PDF
Downloads: 137
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
