Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах

Основные принципы конструирования ПАВ сенсоров. Конструкция экспериментальной ячейки. Разработка программного обеспечения устройства сопряжения. Экспериментальные результаты.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Министерство образования Российской Федерации


Нижегородский государственный технический университет


Дзержинский филиал


Кафедра


Автоматизация технологических процессов и производств


Магистерская диссертация


по теме:


Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах. Автоматизация измерительной
установки.


Выполнил:


магистрант гр. 95-АТПМ-1


Ермаков Е. С.


Зав. кафедрой АТПП:


д.т.н., профессор


Сажин С.Г.


Научный руководитель:


д.т.н., профессор


Сажин С.Г.


г. Дзержинск


2001 г.




Содержание


Содержание   2


Введение        3


Литературный обзор 5


Основные принципы конструирования ПАВ сенсоров   5


Некоторые задачи, решаемые ПАВ сенсорами      11


Конструкция экспериментальной ячейки  18


Описание приборов и материалов 21


Сопряжение частотомера с ЭВМ    35


Особенности задачи 35


Постановка задачи сопряжения       41


Преобразование уровня        43


Преобразование кода            44


Параллельные порты ввода/вывода.           53


Прерывания   56


Последовательный порт ввода/вывода      57


Разработка программного обеспечения устройства сопряжения 64


Математическое моделирование     70


Экспериментальные результаты     78


Экономическая часть            83


Техника безопасности          84


Выводы          85


Список использованных источников         86



Введение


В условиях современности проблема контроля за состоянием окружающей среды выходит на все
более ведущее место. Контроль этот осуществляется как стационарными приборами, так и портативными. К стационарным приборам
можно отнести инфракрасные спектрометры, газовые хроматографы, массовые спектрометры и некоторые другие. Работа портативных приборов основана на
использовании твердотельных преобразователей. Такие преобразователи позволяют осуществлять миниатюризацию приборов, снижать потребляемую ими мощность, а
также дают возможность производить их с помощью технологии микроэлектроники, ну а это - качество, надежность и возможность создания многоточечных систем
контроля. Разработка такого рода приборов является актуальной проблемой микроэлектроники и автоматики. [1].


Химический твердотельный сенсор представляет собой микроэлектронное устройство, которое преобразует изменение химических свойств среды или состава
среды в электрический сигнал [2]. Одним из наиболее перспективных направлений в разработке химических сенсоров является создание устройств на
поверхностно-акустических волнах (ПАВ). ПАВ устройства привлекательны для применения в качестве химических микросенсоров в силу своей чувствительности,
малого размера и дешевизны изготовления на основе технологии микроэлектроники. Так же преимуществом ПАВ сенсоров является высокая чувствительность скорости
распространения поверхностно-акустической волны к любым изменениям свойств поверхностного материала. Это объясняется тем, что чувствительность таких
сенсоров растет пропорционально квадрату рабочей частоты прибора, а охватываемый диапазон рабочих частот изменяется от десятков мегагерц до
нескольких гигагерц.


Необходимо отметить, что область применения ПАВ сенсоров достаточно широка и разнообразна. Эти приборы также нашли свое применение в качестве
датчиков температуры и давления, а, кроме того, дают возможность проводить исследование свойств различных полимерных пленок.




Литературный обзор


Основные принципы конструирования ПАВ сенсоров


В своей основной форме химический микросенсор представляет собой по меньшей мере два элемента:
миниатюрная подложка и химически селективное покрытие [10].


Подложка имеет контакт с покрытием и обеспечивает возникновение электрического сигнала, чьи
характеристики отражают состояние покрытия.


Покрытие имеет контакт со средой, содержащей химическое вещество, которое должно быть
обнаружено. Различия в свойствах покрытия, посредством которых происходят те или иные химические взаимодействия, обеспечивают перенос вещества или энергии
через подложку [10].


Возникновение акустической волны достигается использованием ПАВ покрытия, линии задержки и
колебательного контура.


При адсорбции чувствительным покрытием определяемых веществ происходит изменение
характеристик поверхностно-акустической волны, таких как фазовая скорость, амплитуда и частота. Происходит это вследствие изменения упругих свойств
чувствительного слоя и его электропроводности [1]. По этим изменениям можно судить о концентрации примеси в среде.


Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах


Скачиваний: 1
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат