Suspended microchannel resonators (SMRs) have been widely used to measure physical properties of materials but their fabrications entail complicated processes which need cleanroom facilities and high-end equipment. In addition, SMR devices have been utilized to measure changes in physical properties with elevated temperatures by globally heating the devices using external heaters. However, heater integrated SMR devices which realize an on-chip heating are too complex to be fabricated. This thesis reports an approach to realize an on-chip heating of SMR devices with alternative methods not using MEMS facilities. By clamping a straight stainless steel tube on jigs along with piezoelectric chips and set screws, an electrically heatable doubly clamped tube resonator is ready to be used. Basic resonant characteristics are investigated with a reference sample, DI water, using a lock-in amplifier for the first four flexural resonant modes. Then, various liquid samples of which densities range from 789 kg/m³ to 1490 kg/m³ are tested to measure their mass densities at room temperature. The resonator is heated using DC biasing and the boiling of water is measured by capturing the drastic increase of resonance frequencies. Stainless steel tube resonators are meaningful in that they realize an on-chip heating without microfabrication methods.
마이크로 유동채널 내장 공진센서(SMR)는 물질의 물성을 측정하는 데에 널리 활용되었으나 고가의 장비와 청정실 설비를 이용한 복잡한 미세가공 공정을 수반한다. 또한 SMR 장치를 외부에서 전체적으로 가열하여 온도에 따른 물성 변화를 측정하였다. SMR 장치 자체에 가열 전극을 결합하는 공정은 더욱 복잡하여 구현되지 못했다. 본 연구에서는 스테인리스 스틸 튜브와 상용 압전 세라믹 칩을 이용하여 공진 장치를 구성하고 액상 시료의 밀도 및 비등점을 측정하였다. 스테인리스 스틸 튜브를 CNC로 가공한 고정 장치에 압전 세라믹 칩과 나사로 결합하여 양단 고정 보를 구성하였으며 개루프 및 폐루프 측정을 진행하였다. 스테인리스 스틸이 전기적으로 가열 가능하다는 성질을 이용하여 직류 전원을 이용하여 가열하였다. 튜브 내의 액체 비등이 발생할 때의 공진기 내부 밀도 변화의 급격한 변화를 측정하여 액체의 비등을 감지할 수 있었다. 직접적으로 가열할 수 있는 공진 장치를 복잡한 미세가공 공정 없이 구현하였다는 점에서 그 의의를 찾을 수 있다.
