سنسور چیست

سنسور چیست

پیش درآمد

امروزه سنسورها نقش بسیار مهمی را در بسیاری از جنبه های زندگی روزانه ما برعهده دارد. آنها در محصولات مصرفی ، اتومبیل ها ، تجهیزات پزشكی و هواپیماها بكار برده می شوند . نظارت و كنترل عملیات نمی تواند بدون بكارگیری انواع زیادی از سنسورها تحقق پذیرد.

آلودگی هوا توسط سنسورهای گازی ویژه آشكار می گردد.تجهیزات نظامی از قبیل موشك ها به سنسورهای مختلف مجهز می شوند.سنسور اطلاعات راجع به محیط از قبیل درجه حرارت ، فشار، نیرو و غیره را تبدیل به یك سیگنال الكتریكی می نماید گاهی اوقات نخستین بخش اطلاعات یك سیگنال با رمز نوری است كه در گام دوم به یك سیگنال الكتریكی تبدیل می شود . این موضوع در مورد سنسورهای فیبر نوری نمود پیدا می كند.

با ظهور و تكامل تكنولوژی میكروالكترونیك در دهه1970 سنسورهای جدید مورد توجه هر چه بیشتر قرار گرفتند. به ویژه آنها از خواص سیلیكان بهره مند شدند. با استفاده از تكنولوژی میكروالكترونیك سنسورهای ارزان قیمت و با اندازه و وزن كم تولید شد. مواد اولیه جدید برای ساخت سنسور كشف و ساخته شد و برای مقاصد عملی اصول جدیدی مطرح شدند. تجمع سنسور و مدارات الكترونیكی تغییر شكل دهنده سیگنال فرصت های مهیجی را برای تعداد زیادی از كاربردها پدید آورد .بنابراین برهه زمانی جدیدی در زمینه سنسور در دهه 1980 شروع شد .

از نقطه نظر علمی این امر توسط رشد سریع مقالات منتشر شده ، مجلات جدید و كنفرانسهای متعدد در زمینه سنسورها نشان داده شد.در صنعت تعداد زیادی كمپانی كوچك و بزرگ فعالیت خود را در زمینه ساخت و تولید سنسور در دهه 1980 شروع كردند .

امروزه كاهش حجم و وزن سنسورها هدف اصلی بسیاری از لابراتوارهای تحقیقاتی و كمپانی ها می باشد. همچنین بعنوان بخشی از تكنولوژی میكرو سیستم سنسورها نقش مهمی را در آینده ایفا خواهند كرد .با ظهور مواد جدید ، تكنولوژی های پیشرفته و ایده های جدید در رابطه با اصول سنسورها بحث سنسور در سال های آتی اهمیت بیشتری پیدا خواهد كرد .

مقدمه

سنسور چییست

كمیت های قابل اندازه گیری با سنسور

تكنیك هایی درتولید

سنسورهای شیمیایی

1) انتخاب الكترود شاهد با پتانسیل الكترود مناسب ؛

2) بطورالكترونیكی ، استفاده از یك مدار پتانسیواستاتیك ؛

3-2-4) سنسورهای الكترولیت جامد :

3-2-5) FET های حساس شیمیایی (CHEMFETs)

3) تحقق الكترودهای شاهد میكرو؛

3-2-6) طرح های ویژه :

3-2-6-1) اُپترودها

جدول(3-5) آپترودهای گازی انتخاب شده

جدول3-6)) سنسورانتخاب شده برای الكترولیت ها

(3-2-6-2بیوسنسورها

3-2-6-3) سنسورهای رطوبت

اثر دوپینگ Ni روی فیلم ضخیم SnO2 در سنسور های گازی

5) حساسیت گازی

5.1) دوپینگ آلومینیمی

6) زمان پاسخ و زمان بازیابی

7) توضیحات

8) نتیجه گیری

اضافه کردن کاتالیست های دمای پایین برای سنسور های گاز نانو ساختار اکسید Tin

دومین سمینار NOSE II

زبان های الکترونیک

مباحث کلی

فردریک وینکوئیست، دانشگاه لینکوپینگ، سوئد

فصل اول

سنسور چییست

امروزه كلمه سنسور به هیچ وجه از مفاهیمی از قبیل میكروپروسسور، ترانسپیوتر(یك میكرو چیپ كامپیوتری بسیار قدرتمند كه می تواند مقادیر فوق العاده زیاد اطلاعات را بطور خیلی سریع پردازش كند) ، انواع مختلف حافظه و سایر عناصر الكترونیكی به عنوان یكی از لغات وابسته به دنیای نوآوری های تكنولوژیكی اهمیت كمتری را ندارد . با وجود این سنسور هنوز هم فاقد یك تعریف دقیق است . كوشش های زیادی در جهت محدود نمودن كثرت تعاریف سنسور به عمل آمده است جدا از كلمه سنسور ما با اصطلاحاتی ازقبیل المان سنسور، سیستم سنسور ، سنسور باهوش یا آگاه ، تكنولوژی سنسور و غیره مواجه می شویم . سنسور یك عبارت تخصصی است كه از كلمه لاتین SENSORIUM به معنی توانایی حس كردن یا SENSUS به معنی حس برگرفته شده است. پس از آشنایی با منشأ مفهوم سنسور، تأكید كردن بر تشابه بین سنسورهای تكنیكی و اندام های حس انسانی لازم و واضح به نظرمی رسد. با وجود این ایده سنسور فراتر از این تشابه حركت نموده و یك كلمه مترادف همه جانبه برای احساس كردن ، تبدیل و ثبت مقادیر اندازه گیری شده به حساب می آید.

تكنیك هایی درتولید

سنسور

تكنولوژی سنسور امروزی هنوز هم بر اساس تعداد نسبتاً زیادی از سنسورهای غیر مینیاتوری استوار شده است . این امر با بررسی ابعاد هندسی سنسورهایی برای اندازه گیری فاصله ، توان ، شتاب ، سیال عبوری ، فشار و غیره مشاهده می شود . برای اكثر سنسورها این ابعاد از 10 cm تجاوز می كند . اغلب ابعاد سنسور توسط خود سنسور تعیین نمی شود بلكه بوسیله پوشش خارجی آن مشخص می گردد . با این وجود ، حتی در چنین مواردی خود سنسورها از نظر اندازه در حد چند سانتیمتر هستند . چنین سنسورهایی ، كه می توانند گاهی خیلی گرانبها باشند ، در آینده مهم باقی خواهند ماند ، برای مثال در زمینه اندازه گیری پروسه ، تكنولوژی تولید و ربات ها . با این وجود ، بطور
موازی با این مسئله می توان تكامل دیگری را مشاهده كرد كه بوسیله پیشرفت هایی در میكروالكترونیك شروع شده است . تكنولوژی میكروالكترونیك ظهور و تكامل سنسورهایی را برانگیخته است كه قابل مینیاتورسازی هستند و برای امكان تولید انبوه مناسب می باشند . این امر یقیناً به معنی آن نیست كه تكنولوژی سنسور با همان آهنگ میكروالكترونیك تكامل خواهد یافت . هدف از مینیاتورسازی ارائه یك سری مزایا می باشد . برای مثال ، اثر یك سنسور مینیاتوری بر روی پارامترهای اندازه گیری شده ضعیف است.

فصل سوم

سنسورهای شیمیایی

سنسورهای شیمیایی غلظت ذرات مخصوص ( اتمها، مولكولها یا یونها را در گازها یا مایعات ) را با استفاده از علامت الكتریكی ثبت می كنند.

در مواردی كه با تشخیص مواد بیولوژیكی ویژه سروكار دارند ، وسایل بكار برده شده بعنوان سنسورهای بیولوژیكی شناخته می شوند . اینها اغلب یك طبقه جداگانه از سنسور شیمیایی تلقی می شوند . سنسورهای شیمیایی خیلی متفاوت از سنسورهای فیزیكی هستند ، در وحله اول ، تعداد گونه های شیمیایی كه روی سنسور عمل می كنند معمولاً خیلی بالا هستند . یادآوری می شود كه تقریباً 100 اندازه گیری فیزیكی می تواند با استفاده از سنسورهای فیزیكی ثبت شود . در مورد سنسورهای شیمیایی ، این تعداد از نظر اهمیت چندین مرتبه بزرگتر است . یك مثال از این تعداد تركیباتی است كه برای آزمایشها در آزمایشگاههای پزشكی انجام می شود . ثانیاً ، باید سنسور شیمیایی وسیله ای را كه اندازه گیری می كند باز باشد ونمی تواند مثل مورد سنسورهای حرارتی بسته باشد . این بدان معنی است كه آن در معرض عوامل نامطلوب از قبیل نور یا خوردگی قرار دارد .

فصل چهارم

اثر دوپینگ Ni روی فیلم ضخیم SnO2 در سنسور های گازی

چکیده

سنسور های گاز که از فیلم های ضخیم SnO2 دوپ شده و یا نمونه فیلم های دوپ شده Al یا Ni تشکیل شده اند به کمک تکنیک های چاپ اسکینی تهیه شده و بر مبنای حساسیت آنها به گاز های LPG تست می شوند. پودر های اکسید Tin به کمک تکنیک های شیمیایی تهیه می شوند. میزان حساسیت، دمای عملیاتی بهینه و زمان پاسخ نیز در رابطه با مشخصه دوپانت به مانند همان مسیر تهیه ارزیابی می شوند. نتایج نشان می دهد که حساسیت در برابر گاز نه تنها تحت تاثیر مواد افزودنی قرار دارد بلکه تحت تاثیر روش افزودنی این مواد به سنسور نیز قرار دارد نتایج نشان می دهد که کاهش سایز ذرات AL و Ni در دوپینگ نیز در این قالب بسیار تاثیر گذار است. نتایج مقاومت، پاسخ و زمان بازیابی در قالب شکل گیری پیوند های NP بین SnO2 و NiO مطرح می گردد که باعث افزایش ارتفاع ناحیه تخلیه در این حالت می گردد.

فصل پنجم

اضافه کردن کاتالیست های دمای پایین برای سنسور های گاز نانو ساختار اکسید Tin

چکیده

سنسور های گاز فیلمی ضخیم به کمک پودر های اکسید Tin نانو ساختاری با موفقیت تولید شده اند برا ی اینکه بتوان این نمونه های ذرات اکسید Tin نانو ساختاری را در طول فرایند اضافه کردن فرایند ساختار مواد دیگر بهینه سازی کرد از فرایند های اضافه کردن کاتالیست های دمای پایین(LTCA) استفاده می شود. LTCA یک روش اضافه کردن کاتالیست های Pd نوبل بر روی نانو ساختار یا ذرات اکسید Tin نانو ساختاری تحت دماهای پایین تر از 30 درجه به کمک نمونه های کلراید کمکی می باشد در عوض اضافه کردن این قالب ها بدون در نظر گرفتن عامل های نگه دارنده جانبی نیز با موفقیت توسط LTCA انجام شده است. در نظر گرفتن LTCA در فرایند تولید فیلم های نازک به کمک نانو ساختار ها یا استفاده از پودر های اکسید Tin نانو ساختاری نیز موجب شده که به سایز های کمتر از 5 نانو متر برسیم که عملکرد به دست امده به خصوص در تشخیص گاز های متان بسیار مناسب بوده است. بعد از اینکه در دمای 400 درجه ترکیب را انجام دادیم حساسیت نسبتا مناسب (R3500/R1000) در حدود 0.66 به دست می آید به خصوص برای سنسور های دوپ شده به کمک کاتالیست Pdی 5wt% همچنین میزان حساسیت سنسور نیز به گونه ای پایدار خواهد بود که میزان تغییرات مقاومتی الکتریکی نیز در محدوده 3 درصد بعد از گذشت 400ساعت از ترکیبات باقی خواهد ماند.

فصل هفتم

اثر Pt به عنوان کاتالیست برا ی تولید سنسور های اکسیژن نیمه هادی

چکیده

فیلم های ضخیم SrTiO₃دوپ شده با La از دیدگاه کاربرد به عنوان سنسور های لامبدا به خصوص با توجه به اثر اضافه کردن Pt به عنوان کاتالیست در دما های پایین مورد ارزیابی قرار گرفته اند. فیلم های انتشاری بر مبنای مشخصات رسوبی با توجه به ذرات به دست آمده با اندازه کمتر از 0.1 میکرو متر تهیه شده اند که امکان رسیدن به ترکیبات همگن بر روی سطح آنها بسیار مناسب تر و در شرایط راحت تری فراهم شده است. پاسخ این سنسور ها تقارن بیشتری دارد و با توجه به ذرات Pt به دست آمده می توان این شرایط را تا حدودی کنترل کرد و لی غلبه بر مشخصه های رفتار های غیر تقارنی تا حدود زیادی مشکل است.

فصل نهم

Futurlec

سنسور

سنسور با عملکرد مناسب برای استفاده و کاربردهای گسترده بخصوص در مانیتورینگ کیفیت هوا، اخطارهای مربوط به دود ، سیستم های هشدار دهنده ی تونل ها و معادن یا در گلخانه ها و مشابه آنها می باشد . این سنسور ها براحتی استفاده می شوند و امکان سوار کردن آنها بر روی یونیت های پرتابل به سادگی امکان پذیر است.