РЕФЕРАТЫ ПО НАУКЕ И ТЕХНИКЕДиплом: Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнахМинистерство 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. |