Mikrosensoren zur Transitionsmessung auf flexiblen Substraten

Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei unterschiedliche Typen von Mikrosensoren zur Charakterisierung der Transition entwickelt. Beide Sensoren wurden auf dünnen flexiblen Substraten gefertigt, damit sie in Windkanalversuchen einfach auf gekrümmte Flügelmodelle aufgebracht werden können. Die Sensoren wurden dafür ausgelegt, kleinste Instabilitäten während der Transition, sogenannte Tollmien-Schlichting Wellen, mit Frequenzen im Bereich von mehreren Kilohertz detektieren zu können. Zum einen wurde ein mikrotechnisches Heißfilmsensorarray im Hinblick auf die industrielle Anwendung entwickelt. Dieser Sensor und das dazugehörige Messsystem wurden im Laufe dieser Arbeit bezüglich der Empfindlichkeit und Robustheit verbessert. Das Sensorarray wurde in mehreren Windkanalversuchen mit Anströmgeschwindigkeiten bis zur Reisefluggeschwindigkeit validiert. Hierbei konnten erstmals Instabilitäten mit Frequenzen über 30 kHz nachgewiesen werden. Basierend auf diesen Kenntnissen wurde ein neuartiger kapazitiver Drucksensor entwickelt, bei dem eine strukturierte Schicht aus Silikon (PDMS) als Dielektrikum und zugleich als Federelement genutzt wird. Dieser Sensor wurde nach den Gesichtspunkten der Robustheit, der Herstellbarkeit und des Energieverbrauchs ausgelegt. Die ersten Teststrukturen wurden mikrotechnisch hergestellt und statisch und dynamisch charakterisiert.