KR100708223B1 - 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 센서 어레이 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상이 액체로 젖을 수 있는 두 개 이상의 베이식 센서 소자로 구성된 장치, 및 표면 탄성파를 발생시키고 검출하기 위해서 상기 베이식 센서 소자에 배치된 전자-음향 트랜스듀서(6)를 구비하고, 측정 경로에 따른 상기 표면 탄성파의 전파 거동으로부터 액체의 밀도와 점도에 대한 척도가 검출될 수 있도로 구성된, 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 센서 어레이에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 각각의 측정 경로에서 연장된 액체 트랩(17)은 하나 이상의 베이식 센서 소자의 영역에, 상기 표면 탄성파의 전파 방향에 대해 평행하게 배열된다.
센서 소자, 파장 모드, 표면 탄성파, 베이식 센서 소자, 트랜스듀서, 액체의 밀도와 점도, 센서 어레이, 액체 트랩

Description

액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 센서 어레이 및 방법{Sensor array and method for determining the density and viscosity of a liquid}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른, 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 센서 어레이와 상기 검출을 실시하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 밀도를 측정할 때 공지의 액체 체적의 질량이 간단한 측정 장치에 의해 검출된다. 또한 조사된 액체가 흐르는 파이프 내의 밀도를 측정하기 위해 공진 디튜닝(detunning)이 음향 측정 장치에서 검출되고 평가될 수 있다. 액체의 점도를 측정하기 위해서 소위 회전 점도계(rotary viscosimeter) 및 트랩 볼 점도계(trap ball viscosimeter)가 충분히 공지된 측정 방법으로서 사용될 수 있다. 모든 언급된 방법은, 양 측정값인 밀도와 점도가 각각 큰 공간을 필요로 하는 상이한 장치를 이용하여 검출되어야 하고, 높은 측정 정확도가 필요한 경우에는 비용이 많이 들며, 측정을 위해서 비교적 큰 액체 체적을 필요로 한다는 공통점을 갖는다.
점점 더 증가되는 소형화와 시스템 통합의 필요성으로 인해, 적은 액체 체적에서 온라인으로 밀도 및 점도를 매우 정확하게 측정하기 위한 컴팩트하고 저렴한 장치가 필요하지만, 최근에 사용될 수 있는 측정 장치로는 상기 요구 조건들이 충족될 수 없다. 사용예로는, 디젤 연료를 자동차에 측정 공급할 때에 밀도 및 점도 측정, 엔진 오일 상태의 온라인 모니터링, 또는 혈액 또는 소변과 같은 생리학적 매체를 조사하기 위해 또는 의약품의 제조를 위해, 화학약품 또는 의약품에서의 마이크로 유체 분석 시스템의 개발이 있다.
액체의 밀도 및 점도를 측정하기 위한 마이크로 센서는 기초가 기능 동작 원리에 따라 두 개의 카테고리로 나뉜다. 그 하나는 표면 탄성파 또는 벌크파(bulk wave)의 전파 경로와 조사하고자 하는 액체 사이의 상호 작용을 이용함으로써 작동하는 표면 탄성파 센서(Surface acoustic wave sensor)(SAW-Sensors)이고, 다른 하나는 공진 진동하는 마이크로 구조로 구성된 측정 트랜스듀서를 구비한 센서이다.
상기와 같은 센서 어레이의 경우 출발점은, 예를 들어 전문 잡지 Sensors and Actuators A56(1996)의 211 내지 219 쪽에 실린 J.Du, G.L.Hardling, P.R.Ogilvy 및 M.Lake 의 논문 "러브-파 음향 센서에 대한 연구(A Study of Love-wave acoustic sensors)" 에 개시된 바와 같은 공지된 측정 원리이다. 여기에 기재된 측정 레이아웃으로, 수평 분극된 음향 전단파, 즉 소위 누설파(Leakywave) 또는 표면 스키밍 벌크파(Surface Skimming Bulk Wave) 또는 러브파가 표면파로서 작동되는 센서가 구현된다. 상기의 음향파 모드는, 상기 선행 기술에 공지된 소위 인터디지털 트랜스듀서(interdigital transducer)에 의해 발생되고 또한 검출되므로, 전파 또는 측정 경로에서의 전파 거동으로부터 소정 센서 신호가 얻어질 수 있다.
액체의 밀도 및 점도를 검출하기 위한 도입부에 언급된 센서 어레이는 본 발명에 따라 독립 청구항의 특징과, 방법 청구항의 특징에 의해 바람직하게 개선된다.
본 발명에 따른 센서 어레이는 음향파의 전파 경로에서 베이식 센서 소자의 센서 표면에 의도적으로 가해지는 부가의 간섭들의 영향들을 이용해서, 바람직하게는 측정 레이아웃내의 액체의 밀도와 점도를 높은 정확도로 별도로 측정하는 것을 가능하게 한다. 이에 반해 도입부에 언급된 공지된 장치는 러브-파 모드를 이용하여 측정할 경우, 단지 밀도-점도 곱(product)만을 검출할 수 있다.
표면 탄성파가 아닌 벌크파를 이용하여 측정하기 위해서 소위 수정 미량 천칭(Quarz Crystal Microbalance)을 구비한 점도 및 밀도 센서가 공지되어 있으며, 이것에는 액체 트랩 형태의 유사한 간섭이 발생된다. 이는 예를 들어 전기 전자 공학회(IEEE), 1993, 국제 주파수 제어 심포지움에서 S. J Martin 의 논문 "유연면 및 조직면 공진기를 이용한 측정 액체 특징(Measuring Liquid Properties with Smooth- and Textured-Surface Resonators)" 의 603 내지 608 쪽에 설명되어 있다. 여기서는, 예를 들어 진동기의 표면에 진동 방향에 대해 수직으로 향한 금속 벽, 예컨대 금으로 된 벽이 제공된다. 상기 벽 사이의 포켓은 액체 트랩으로서 사용되고, 상기 포켓 안에 있는 액체는 상기 액체의 점도와 무관하게 진동 운동을 한다.
상기 공지된 QCM은 역(inverse) 압전 효과를 이용하여 평평한 전극에 의해 여기되는 두께 전단 진동기이다. 전단 모드는 액체 중에서 전파될 수 없기 때문에, 액체 상태에서는 전단 운동으로 인해 음향 에너지의 직접적인 방출이 일어나지 않으므로 QCM은 액체를 조사하기에도 적합하다. 종종, 공진 주파수 변화는 질량 누적(mass accumulation)을 통해서 측정되고, QCM은 주파수를 결정하는 소자로서 발진 회로에 사용된다.
본 발명에 따라 점성의 액체에서는 점성 결합때문에 액체의 점도와 밀도에 의한 주파수 편이가 부가적으로 일어난다는 효과가 바람직하게 이용된다. 이는 액체의 밀도-점도 곱을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 제안된 레이아웃에 의해 부가적으로 밀도 영향이 점도 영향과 분리될 수 있으며 따라서 2개의 값은 서로 독립적으로 측정된다.
따라서 상기 장치의 또 다른 실시예에서는, 그 구성에서 평행하게 작동되는 2개 이상의 베이식 센서 소자가 바람직하게 사용되고, 표면 탄성파, 특히 표면 스키밍 벌크파 또는 러브파를 사용할 때의 장점이 이용될 수 있다. 상기 장점은 무엇보다도, 높은 감도, 액체에 대해 보호되는 트랜스듀서 전극의 사용, 불활성 표면 및 낮은 횡방향 감도이다.
공지된 QCM의 사용에 비해, 본 발명에 따른 장치에서는 금의 전기 도금이 생략될 수 있고 센서 어레이 전체가 반도체 호환성 제조 공정으로 생산될 수 있다. QCM을 구비한 공지된 장치에서 사용된 금은 액체에 비해서 매우 높은 밀도를 갖기 때문에, 액체의 밀도에 가까운 재료로 이루어진 본 발명에 따른 레이아웃에 의해 측정 감도가 상승될 수 있다.
청구된 측정 방법에 따라 주파수 편이의 평가에 의해, 쉽게 후속 처리되는 측정 신호가 간단히 얻어질 수 있다. 액체 트랩을 구비한 베이식 센서 소자의 주파수 편이는 밀도-점도 곱의 영향에 부가해서 액체의 밀도 및 액체 트랩의 유효 체적에 의해서만 얻어지는 종속성을 갖는다. 2개의 베이식 센서 소자의 주파수 편이가 서로 연결되면, 측정 액체의 밀도와 점도는 분리되어 검출될 수 있다.
본 발명에 의해, 마이크로 센서가 제공되는데, 상기 마이크로 센서에 의해 액체 체적의 밀도와 점도는 마이크로리터 범위로 높은 분해도와 측정 정확도로 결정될 수 있다. 상기 센서는 대량 생산에 적합한 배치(batch) 프로세스로 경제적으로 생산될 수 있고, 이 때 반도체 제작으로부터 공지된 방법이 사용된다. 따라서, 표면 탄성파의 전파 경로와 조사하고자 하는 액체 사이의 상호 작용을 이용하여 측정 신호를 발생시키는 센서의 장점과 다른 센서(예를 들어, 벌크-모드-센서 = QCM)의 장점이 결합될 수 있고, 각각의 특수한 단점들이 방지된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 상기 특징 및 또 다른 특징들은, 인용된 종속항을 포함하는 청구항과 상세한 설명 및 도면에 나타나 있으며, 개별적 특징들은 본 발명의 실시예와 다른 분야에서 각각 개별적으로 또는 임의로 조합된 형태로 구현되고, 바람직하게는 보호되어야 하는 실시예를 형성한다.
하기에서, 본 발명에 따른 센서 어레이의 실시예가 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 센서 어레이를 통해서 흐르는 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 센서 어레이의 개략도.
도 2는 음향파를 발생시키고 검출하기 위한 인터디지털 트랜스듀서의 상세도.
도 3 내지 도 5는 도 2에 따른 인터디지털 트랜스듀서의 변형예.
도 6 내지 도 8은 코팅을 서로 다르게 실시한 센서 어레이 기판의 단면도.
도 9는 센서 어레이에 있는 측정 액체의 두 개의 전파 경로의 상세 평면도.
도 10은 센서 어레이와 결합된 평가 회로의 회로도.
도 11은 도 10에 비해 확장된 평가 회로의 회로도.
도 1에는 센서 어레이(1)가 단면도로 도시되고, 측정 액체는 그 밀도와 점도의 측정을 위해 화살표 4를 따라 입구(2)에서부터 출구(3)로 상기 어레이를 통해 흐른다. 상기 센서 어레이(1)의 주 구성 요소는 압전 재료로 구성되고 한쪽이 폴리싱된 기판(5)이고, 상기 기판에서는 수평 분극된 음향 전단 모드가 베이식 센서 소자에 의해 여기될 수 있으며 전파될 수 있다. 기판 재료로는 Y-회전된 석영 슬라이스, 리튬 니오베이트와 리튬 탄탈레이트 슬라이스 및 상응하게 분극된 압전 세라믹이 적합하다.
상기 기판(5)의 폴리싱된 표면에는 금속 인터디지털 트랜스듀서(IDT)(6)로 구성된 장치가 배치되고, 상기 장치는 도 2를 참고로 더 자세히 설명된다. 인터디지털 트랜스듀서(6)는 예를 들어 알루미늄, 티탄, 크롬, 금 또는 백금으로 구성되고 경우에 따라서는 티탄 또는 규소의 접착층 상에 구성되며, 표면 탄성파를 여기하고 검출하기 위해 사용된다.
도 2에는 인터디지털 트랜스듀서(6) 중 하나가 상세하게 도시된다. 트랜스듀서 핑거(7)는 입력부(9)에서 전압에 의한 여기 시에 파장(8)(중간 주파수)을 가진 음향파를 발생시킬 수 있다. 이로 인해 화살표 12에 따른 애퍼처를 가지고 화살표 11의 분극 방향으로 표면 탄성파, 특히 전단파가 발생한다. 여기에 도시되지 않은 실시예에 따라 트랜스듀서 핑거(7)는 주기 내에서 두 개의 개별 핑거 또는 스플릿 핑거로 세분될 수 있으므로, λ／8 핑거가 생긴다. 전기 및 기계적 주기 사이에는 팩터 2가 있으므로, 내부 반사 및 3중-트랜싯-에코(Triple-Transit-Echo; TTE)가 제거되거나 또는 적어도 감소될 수 있다.
도 1에 따른 센서 어레이(1)에 있는 인터디지털 트랜스듀서(6)의 구성은 도 3 내지 도 5의 실시예에 따라 실시될 수 있다. 예를 들어 도 3에 따라, 하나의 송출-IDT(6a), 하나의 전파 경로(13) 및 하나의 수신-IDT(6b)를 가진 지연선으로서, 또는 도 4에 따라 2개의 IDT(6)와 반사기 (뱅크)(14)를 가진 2 게이트 공진기로서 또는 도 5에 따라 하나의 IDT(6)와 반사기 (뱅크)(14)를 가진 1 게이트 공진기로서 형성된다.
도 1에 따른 센서 어레이(1)는 서로 평행하게 배열되고 인터디지털 트랜스듀서(6)를 구비한 2개의 베이식 소자를 포함한다. 물론, 측정 신호를 간단하게 평가하고 측정 신호의 온도 보상을 개선하기 위해, 상기 도면에 도시되지 않은 평행한 제 3의 베이식 센서 소자가 배열될 수 있다. 또한 도 1에 따른 실시예에서, 기판(5)의 표면 위에 IDT(6)를 구비한 베이식 소자 옆 또는 사이에 꼬불꼬불한 형태의 박막-온도 저항(15)이 배열되는데, 그 이유는 특히 점도가 온도에 심하게 의존하므로 온도가 또 다른 중요한 측정값이기 때문이다. 박막-온도 저항(15)에 사용되는 재료로는 티탄/백금 또는 티탄/백금/티탄과 같이 IDT(6)에 사용되는 재료가 적합하며, 접착층은 티탄 또는 규소가 될 수 있다.
도 1에 따른 기판(5) 위에서 IDT(6)를 구비한 베이식 소자의 상부에는, 예를 들어 오모서(Ormocer), 규소 화합물 또는 폴리머로 구성될 수 있는 음향 도파관(waveguide) 층(16)이 배열되므로, 음향파의 일반적인 전단 모드(누설파 또는 표면 스키밍 벌크파)가 소위 도파관 모드(여기서는 러브-파)로 된다. 측정 시에 점도 영향으로부터 밀도의 영향을 분리하기 위해서, IDT(6)를 구비한 베이식 소자의 상부에는 액체 트랩(17) 형태의 기계적 간섭이 배열되고 상기 액체 트랩의 내부에서 음향파는 기계적 불연속성으로 인해 전파될 수 없다.
이를 위해, 각각의 인터디지털 트랜스듀서(6) 앞, 위 및 사이 영역에는 음향파의 전파 방향에 대해 평행하게 정렬된 벽(18)이 제공되고 상기 벽의 기하학적 배열 가능성은 도 6 내지 도 8에 의해서 또는 도 9의 평면도에서 설명된다. 액체 트랩(17)은 인터디지털 트랜스듀서(6)의 상부에 있는 층(20)의 적합한 구조화에 의해 상기 도 6에 도시된 바와 같이 트렌치(trench)(22)로서 형성될 수 있거나 또는 도시되지 않은 바와 같이 피트 또는 스폰지로 형성될 수 있다. 상기 층(20)과 IDT(6) 사이에는 접착을 개선하기 위해 및/또는 IDT(6)를 보호하기 위해 또 다른 중간층(21)이 제공될 수 있다. 도 6에 따른 어레이에서는 누설파 또는 표면 스키밍 벌크파가 사용된다.
상기 소자가 러브-모드-구성 소자이면, 도 7에 따른 액체 트랩(17)은 트렌치(22) 형태로 에칭된 부분에 의해 도파관 층(23)에 직접 형성될 수도 있다. 그렇치 않은 경우, 상기 도파관 층(23)은 도 1의 도파관 층(16)과 일치한다. 액체 트랩 없이 IDT(6)를 가진 제 2의 평행한 베이식 소자의 상부에 있는 도파관 층(23)의 두께는 2개의 베이식 소자의 동일한 감도가 얻어지도록 감소될 수 있다.
러브-모드-타입의 파장을 위한 트렌치(22) 또는 액체 트랩(17)을 형성하는, 도 8에 도시된 또 다른 방법은 음향 도파관 층(23) 상부에 또 다른 액체 트랩 층(25)을 제공한 다음 구조화하는 것이며, 이때 경우에 따라 도 6의 실시예에서와 유사하게 접착 층으로서 및/또는 에칭 스톱 층으로서 부가의 중간층(21)을 사용한다. 이와 같은 방법으로 트렌치 깊이를 재현할 수 있는 가능성이 개선된다.
모든 실시예에서, 상기에 언급된 바와 같이 원형 또는 다각형 횡단면을 가진 피트를 제공함으로써 또는 스폰지 형태의 표면 구조를 제공함으로써, 도시되지 않은 액체 트랩(17)이 형성될 수 있다. 설명된 모든 경우에서, 액체 트랩의 상부에는 수 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있는 얇은 금속 차폐 층(26)이 측정 액체와 센서 어레이(1) 사이의 원하지 않는 음향 전기 상호 작용을 막기 위해 제공될 수 있다. 도 8에 따른 실시예에서 중간층(21)은 특히 바람직하게 접착 층 및 에칭 스톱 층으로서 사용되는 동시에 도파관 층(23)과 액체 트랩(17) 사이의 차폐 층으로서도 사용될 수 있다.
앞서 설명한 센서 어레이(1)의 기본적인 동작 방식이 하기에서 설명된다. 전극, 또는 앞서 설명한 인터디지털 트랜스듀서(6)의 트랜스듀서 핑거(7)에 교류 전압을 인가함으로써, 역(invers) 압전 효과에 의해 교번하는 기계적 응력이 기판(5)에 발생하고, 상기 응력은 IDT(6)에 대해 수직으로 기판(5)을 통해 진행되는 음향 전단파를 야기한다.
음향 도파관 층이 예를 들면 음향 러브-모드-파장용 센서 어레이에 사용되는 경우에 도파관 층(16, 23)에서의 전단파 속도가 기판(5)에서 보다 낮으면, 음향 에너지는 상기 층 하부 및 상기 층 내에 집중된다(소위, 도파관 효과). 그렇게 발생된 표면 탄성파 타입을 러브파라 한다. 상기 음향 도파관 모드는 일반적인 전단 모드보다 큰 감도를 갖지만, 도파관 층(16, 23)에 의해 파의 전파 감쇠도 영향을 받는다. 음향파의 전파 조건이 변경된 경우, 전파 속도와 감쇠가 영향을 받으므로 상기 파장 파라미터의 측정이 포함된 변수에 대한 정보를 제공한다.
IDT(6)를 가진 베이식 센서 소자 상에 액체 측정 매체가 있으면, 점성 결합이 나타난다. 즉 상기 베이식 센서 소자의 표면에 있는 얇은 액체 막은 강제로 전단 진동된다. 공진동하는(co-oscillating) 액체 막의 유효 높이(감쇠 길이)는 점도 및 주파수에 직접 의존한다. 점성 결합은 밀도-점도 곱의 근(root)에 비례하여 음향파의 전파 속도를 감소시키고 파장 감쇠를 증가시킨다.
베이식 센서 소자들중 하나의 표면에 액체 트랩(17)으로서 작용하는 불연속성이 있으면, 전파 속도는 액체 밀도와, 상기 액체 트랩(17)에 포함되는 액체 체적에 의존하는 제 2 영향에 의해 줄어든다. 전파 속도의 변화는, 예를 들어 도 3에 따른 지연선 또는 도 4, 5에 따른 반사기(14)를 구비한 베이식 센서 소자가 주파수를 결정하는 소자로서 발진 회로에 사용될 때 측정될 수 있다. 상기 발진기의 공진 주파수의 변화는 파동의 속도 변화에 대한 척도이다.
IDT(6)를 가진 베이식 센서 소자가 사용되며 상기 센서 소자가 측정 변수인 액체에 노출되지 않으면, 2개의 발진기 주파수의 혼합에 의해 온도 영향과 같은 간섭 변수가 보상될 수 있으며, 또한 저주파 신호 Δf 가 직접 출력값으로서 사용될 수 있다.
도 10 에는 2개의 발진기 회로(30, 31)를 가진, 측정 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 회로 레이아웃의 기본 실시예가 도시된다. 제 1 발진기 회로(30)에서 IDT(6)와 액체 트랩(17)을 가진 베이식 소자의 발진기 주파수(f1)는 혼합기(32)에서 액체 트랩 없는 발진기 회로(31)의 발진기 주파수(f2)와 혼합된다. 다음에 접속된 저역 필터(33)의 출력부에 있는 혼합 주파수 Δf는 양호한 근사치로 액체 밀도에 대한 척도가 되는데, 그 이유는 2개의 발진기 회로(30, 31)에 작용하는 점성 영향 및 경우에 따라서 또 다른 간섭 변수가 보상되기 때문이다. 이 때 전제 조건은, 2개의 베이식 센서 소자에서 점성 결합에 대한 감도가 동일하다는 것이다.
측정 액체의 점도는 상기 회로 장치에 의해, 검출된 밀도를 이용해서, 측정 액체 없이 측정 장치의 작동 시에 공지된 주파수에 비한, 발진기 회로(31)에서 액체 트랩(17) 없는 베이식 센서 소자의 주파수의 편이로부터 검출될 수 있다. 이와 유사하게 감쇠 변화도 측정 변수로서 사용될 수 있다.
필요한 측정 변수를 검출하기 위한 회로 장치의 또 다른 확장된 실시예가 도 11에 도시된다. 상기 회로 장치에는, 측정 액체가 흐르지 않는 측정 경로를 가진 발진기 회로(34)가 부가적으로 존재하므로, 상기 측정 경로는 젖지 않은 기준 소자로서 사용된다. 상기 회로 장치는 측정 액체로 젖은 2개의 센서 소자가 기술적 이유로 인해서 점성 상호 작용에 대해 동일한 감도를 갖지 않을 때 특히 유리하다. 또한 상기 회로 장치에서는 장기간 안정성을 개선하기 위해 구성 소자 드리프트가 더 균일해진다.
밀도 변화와 점도 변화에 대한 구성 소자의 감도가 알려진 경우에는, 도 11에 따른 레이아웃에 의해서 공진 주파수 편이(Δf1, Δf2)로부터 액체 밀도가 검출되고 이로써 알려진 액체 밀도를 이용해서 상기에 설명된 방식으로 Δf2 로부터 점도가 검출될 수 있다. 대안적으로, 여기서도 감쇠 변화가 측정 변수로서 사용될 수 있다.
도면에 도시되지 않은 제 3 실시예는 2개의 베이식 센서 소자를 포함하고, 상기 센서 소자는 둘다 액체 트랩을 가지며, 상기 2개의 센서 소자 중 하나는 측정 액체와 접촉되고 다른 하나는 공기와 접촉된다. 도 9 내지 도 11에 따른 실시예와 유사한 방식으로 얻어진 혼합 주파수는 밀도-점도 곱의 근과 밀도에 의존한다. 감쇠 차이도 밀도-점도 곱의 근에 대한 척도인데, 그 이유는 미미한 질량 증가는 액체 트랩에서의 측정 액체에 의해 무시할 수 있을 정도의 감쇠 변화를 야기하기 때문이다.
따라서, 감쇠 측정은 반드시 필요하고, 동일한 감도, 드리프트 및 기계적 횡방향 감도에 있어서 완전히 동일한, 단지 두 개의 베이식 센서 소자가 필요한 것이 바람직하다.

Claims (15)

  1. - 하나 이상이 액체로 젖을 수 있는 두 개 이상의 베이식 센서 소자로 구성된 장치, 및
    - 미리 정해진 파장 모드로 표면 탄성파를 발생시키고 검출하기 위해 상기 베이식 센서 소자에 배치된 전자-음향 트랜스듀서를 구비하고, 측정 경로에 따른 상기 표면 탄성파의 전파 거동으로부터 액체의 밀도와 점도에 대한 척도가 검출될 수 있도록 구성된, 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 센서 어레이에 있어서,
    상기 각각의 측정 경로에 연장된 액체용 액체 트랩(17)은 상기 베이식 센서 소자중 하나 이상의 센서 소자의 영역에, 상기 표면 탄성파의 전파 방향에 대해 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 평가된 표면 탄성파는 러브-모드-타입의 수평 분극된 음향 전단파인 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 평가된 표면 탄성파는 표면 스키밍 벌크파-타입 또는 누설파-타입의 수평 분극된 음향 전단파인 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자-음향 트랜스듀서는 기판(5) 위에 배열된 인터디지털 트랜스듀서(6)로 형성되고, 상기 트랜스듀서의 트랜스듀서 핑거(7)는 적합한 발진기 주파수를 이용하여 필요한 파장 모드가 발생되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 베이식 센서 소자는 2개의 인터디지털 트랜스듀서(6a, 6b)와 그 사이에 위치한 하나의 전파 경로 또는 측정 경로(13)를 구비한 지연선으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 베이식 센서 소자는 서로 나란히 위치한 2개의 인터디지털 트랜스듀서(6a, 6b)와 그 외부에 위치한 각각의 반사기(14)를 구비한 2 게이트 공진기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 베이식 센서 소자는 하나의 인터디지털 트랜스듀서(6)와 그 외부에 위치한 각각의 반사기(14)를 구비한 1 게이트 공진기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩(17)은 상기 전자-음향 트랜스듀서의 상부에서, 경우에 따라서는 중간층(21)상에, 적절하게 구조화될 수 있는 층(20)내에, 트렌치(22) 또는 에칭된 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩은 상기 전자-음향 트랜스듀서(6)의 상부에서, 경우에 따라서는 외부의 금속 차폐 층(26)과 함께, 적절하게 구조화될 수 있는 음향 도파관 층(23)내에, 트렌치(22) 또는 에칭된 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 트랩(17)은 상기 전자-음향 트랜스듀서의 상부에서 적절하게 구조화될 수 있는 층(20)에 트렌치 또는 에칭된 부분으로 형성되고,
    상기 구조화될 수 있는 층(20)아래에 위치한 중간층(21)과, 상기 중간층(21)과 상기 전자-음향 트랜스듀서 사이에 위치한 또 다른 음향 도파관 층(23)이 존재하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩(17)은 상기 음향파의 전파 방향에 대해 평행하게 연장된 트렌치(22)로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  12. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩(17)은 원형 또는 다각형 횡단면을 가진 피트의 배열 또는 스폰지 형태의 표면 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    - 액체 트랩을 구비한 센서 소자를 포함하는 제 1 발진기 회로(30)에 의해 제 1 발진기 주파수(f1)가 발생되는 단계,
    - 액체 트랩 없는 센서 소자를 포함하는 제 2 발진기 회로(31)에 의해 제 2 발진기 주파수(f2)가 발생되는 단계,
    - 상기 2개의 발진기 주파수(f1 과 f2)의 혼합 주파수(Δf)로부터 액체 밀도가 검출되는 단계, 및
    - 액체 없이 측정할 경우, 액체를 가진 측정에 비한, 상기 발진기 회로(31)의 제 2 발진기 주파수(f2)의 주파수 편이로부터, 액체의 점도가 검출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 방법.
  14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    - 액체 트랩을 구비한 센서 소자를 포함하는 제 1 발진기 회로(30)에 의해 제 1 발진기 주파수(f1)가 발생되는 단계,
    - 액체 트랩 없는 센서 소자를 포함하는 제 2 발진기 회로(31)에 의해 제 2 발진기 주파수(f2)가 발생되는 단계,
    - 액체 트랩 없이 그리고 측정하고자 하는 액체 없이 센서 소자를 포함하는 제 3 발진기 회로(34)에 의해 제 3 발진기 주파수(f3)가 발생되는 단계,
    - 상기 2개의 발진기 주파수(f1 과 f3)의 혼합 주파수(Δf1)와 상기 2개의 발진 주파수(f2 와 f3)의 혼합 주파수(Δf2)로부터 액체의 밀도가 검출되는 단계, 및
    - 상기 혼합 주파수(Δf2)로부터 액체의 점도가 검출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 방법.
  15. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    - 액체 트랩을 구비한 센서 소자를 포함하는 제 1 발진기 회로에 의해 제 1 발진기 주파수(f1)가 발생되는 단계,
    - 액체 트랩을 구비하고 측정하고자 하는 액체 없이 센서 소자를 포함하는 제 2 발진기 회로에 의해 제 2 발진기 주파수(f2)가 발생되는 단계,
    - 상기 2개의 발진기 주파수(f1 과 f2)의 혼합 주파수(Δf)로부터, 액체의 밀도-점도 곱의 근과 밀도에 의존해서 측정 신호가 검출되는 단계, 및
    - 상기 2개의 발진기 주파수(f1 과 f2)의 감쇠 차이로부터 상기 밀도-점도 곱의 근에 대한 척도가 검출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 검출하기 위한 방법.
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