QCM akış ölçer tasarımı ve üretimi

Abstract

Günümüzde sıvıların akışkanlığının ölçülmesinde çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Endüstriyel boyuttaki bu akış ölçerlerde ölçümler makro düzeydedir. Biyomedikal uygulamalarda ise sıvıların akış hızının mikro boyutlarda ölçülmesi farklı tekniklerle yapılmakla birlikte pahalı ve birçoğu özel kurulum gerektirmektedir. QCM (kuvartz kristal mikroterazi- Quartz Crystal Microbalance) kullanılarak akış hızının ölçülmesi ile ilgili ticari bir ürün bulunmamaktadır. Literatürde sıvı ortamda QCM ile yapılan çalışmalar oldukça fazla olmasına karşın akış altında ölçüm yapılması ile ilgili yapılan çalışmalara nadiren rastlanmaktadır. Deneysel olarak yapılan bu laboratuar çalışmaları, akış hızının ölçülmesinden ziyade, akış altında sıvının özelliklerinin (viskozite, yoğunluk gibi) belirlenmesi yönündedir ve ürün haline getirilmemiştir. Sunulan tez çalışması kapsamında, QCM kristaller kullanılarak akış hücresinden geçen sıvının akış hızının neden olduğu frekans değişiminden yararlanılarak akış ölçer tasarımının yapılması hedeflenmiştir. Ayrıca tasarımda kullanılan QCM ile ürünün ticari değerinin olması hedeflenmiştir. Sunulan tez çalışması kapsamında; 1) Elektronik Devre Tasarımı 2) Akış Hücresi Tasarımı 3) Frekansmetre Tasarımı ve 4) Bilgisayar Haberleşme Tasarımı gerçeklenmiştir. QCM kristalin çalışması için osilatör devresi ve frekansın ölçülmesi için LCD göstergeli elektronik devre tasarlanmış ve üretilmiştir. Elektronik devre ile bilgisayar arasındaki haberleşme sağlanmış ve kullanıcıya yönelik bir grafik ara yüz programı yazılımı tasarlanmıştır. QCM kristalin içine yerleşeceği bir akış hücresi de akrilik malzemeden tasarlanmış ve üretilmiştir.

There are multiple methods are used for measuring the liquid flow today. These Industrialized flowmeter?s measurements are at macro level. However, thechniques which is used for biomedical applications are measuring the liquid flow rate at the micro level and are often expensive and need additional setup. There are no commercial product available for measuring the liquid flow rate using QCM (Quartz Crystal Microbalance). Although there are several studies done with QCM in liquid media, there are very few studies done for measurements under flow. These experimental studies are done to determine the liquid properties (i.e. viskozite) under flow rather than measuring the flow rate and not resulted as a product. In this thesis, goal is to design a flowmeter utilizing the frequency changes caused by flow rate of liquids flowing through the flow cell using QCM crystals. Also, Commertial value of the product is expected by using QCM during manufacturing. As part of this thesis; 1) Electronic circuit design 2) Flow Cell design 3) Frequencymeter design and 4)Computer Communication design are done. Oscillator circuits for QCM crystals to work and electronic circuits with LCD display for frequency measurements are designed and manufactured. Communication between electronic circuit and computer is provided and graphical user interface design is done for end users. A flow cell for QCM crystal to be placed into is designed and manufactured using acrylic material.