Добірка наукової літератури з теми "Сенсорні датчики"

На сьогодні значно зростає потреба людей у швидких та ефективних реабілітаційних процесах. Людям з обмеженими функціональними можливостями необхідні сенсорні пристрої, які застосовують для реабілітації з метою покращення здоров’я людини та її повернення до належного рівня життя. Сенсорні пристрої використовують для системи моніторингу здоров’я людей, які поділяють на портативні та переносні. Адже реабілітаційного лікування потребують пацієнти різної вікової категорії із серцево-легеневою патологією, неврологічними розладами, ортопедичними порушеннями тощо. У статті висвітлено електромеханічні, електричні, оптичні та теплові сенсори, перетворювачі акустичних сигналів або сенсори, чутливі до маси, сенсорні датчики та їх застосування на різних етапах реабілітації. Мета дослідження – проаналізувати сучасну вітчизняну та зарубіжну літератури щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині. Матеріали і методи. У дослідженні застосовано бібліосистематичний та аналітичний методи в наступних електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar. Під час пошуку статті проаналізовано анотації. Критеріями включення були такі: 1 – фізична та медична реабілітація і/або допоміжна система, яка підтримується сенсорами і комп’ютером, 2 – системи, розроблені для організму людини, і 3 – документи, написані англійською мовою. Якщо очікуваний критерій було знайдено, повний текст переглядали. Результати досліджень та їх обговорення. Під час виконання дослідження провели систематичний огляд та аналіз останніх публікацій, в основному зарубіжної наукової медичної, біологічної та технічної літератури щодо видів, принципів роботи, розробки та можливостей застосування сенсорів у реабілітаційній медицині. Сенсорні технології продовжують всебічно розвиватися і пропонують зручні можливості у використанні для поліпшення функціонального стану здоров’я. Широкий спектр досліджень, включених і відображених у цьому огляді, включав різні типи сенсорів. На сьогодні пристрої, що використовують для моніторингу фізичної активності, розділяють на сенсори, які вимірюють такі біологічні показники, як тиск, частоту серцевих скорочень, частоту дихання – пульсометр, тонометр, спірометр, та датчики руху – педометри, акселерометри, трекери активності. Деякими з найчастіших у використанні сенсорів у реабілітації є електроміографія, гальванічна реакція шкіри, електрокардіографія, електроенцефалографія та сенсорні датчики і системи, які контролюють рухову і фізіологічну активність людини. У статті для прикладів розглянуто: 1 – типовий алгоритм роботи пристроїв для моніторингу функціонального стану здоров’я людини, 2 – діагностичний прилад ALLADIN з сенсорами, який включає дев’ять компонентів. В електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar не знайдено жодної роботи, раніше опублікованої, де б автори узагальнювали поєднання сенсорів із апаратними засобами, робототехнічними, комп’ютерними, системами для реабілітації пацієнтів різних вікових категорій. Висновки. При аналізі сучасної вітчизняної та зарубіжної літератур щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині вивчено й описано розвиток і застосування сенсорних приладів у фізичній та медичній реабілітації. В усіх публікаціях вказується, що сенсорні датчики прикріплюються до пристроїв, які дають змогу вимірювати функціональні показники стану здоров’я людини. Тому сенсорні технології у реабілітаційній медицині продовжують всебічно розвиватися і часто застововуються для діагностики, оцінки стану здоров’я людини та її реабілітації.

Анализируются результаты компьютерного моделирования процессов распространения тепла, протекающих после поглощения одиночных фотонов с энергией 1 эВ-1 кэВ в трехслойном сенсоре термоэлектрического детектора. Рассмотрены различные геометрии сенсора с вольфрамовым поглотителем, термоэлектрическим слоем из гексаборида церия и вольфрамовым теплоотводом. Показано, что посредством изменения геометрических размеров слоев сенсора можно получать датчики для регистрации фотонов конкретного спектрального диапазона с необходимыми энергетическим разрешением и скоростью счета. Сделан вывод, что трехслойный сенсор имеет ряд преимуществ по сравнению с однослойным сенсором и обладает характеристиками, позволяющими рассматривать термоэлектрический детектор как реальную альтернативу сверхпроводящим однофотонным детекторам. DOI: 10.21883/FTP.2017.07.44639.25

По разработанным методикам, в областях взаимной растворимости исходных бинарных соединений (InP, InSb, CdS) получены твердые растворы систем InP-CdS, InSb-CdS, аттестованные как твердые растворы замещения с кубической структурой сфалерита. С использованием комплекса методов изучены их объемные (кристаллохимические, структурные) и поверхностные (химический состав поверхностей, кислотно-основные) свойства. Показано относительное влияние на таковые исходных бинарных соединений в различных проявлениях. Обогащены сведения о многокомпонентных алмазоподобных полупроводниках. Установлены закономерности и корреляции в изменениях изученных свойств твердых растворов. Даны практические рекомендации по использованию полученных материалов для изготовления сенсоров-датчиков на микропримеси аммиака, а также по использованию установленных корреляций для менее затратного поиска новых материалов. Ключевые слова: многокомпонентные алмазоподобные полупроводники, твердые растворы, кристаллохимические, структурные, поверхностные свойства, закономерности, корреляции, предложенные новые материалы, сенсоры-датчики.

В работе приведены результаты исследований вариантов конструкции и способов формирования сигнала тепловых МЭМС-сенсоров для датчиков массового расхода газа. Исследовано влияние расположения сенсора в потоке газа на выходной сигнал. Предложена схема обработки сигнала МЭМС-сенсора, совмещающая калориметрический и термоанемометрический методы измерения.

Обсуждается одна из проблем разработки и производства измерительных датчиков на базе высокочувствительных сенсоров, изготовленных по технологиям микроэлектроники: защита МЭМС-сенсоров на базе монокристаллического кремния от воздействия окружающей среды. Приводятся результаты исследований указанной направленности по пьезорезистивным датчикам, проведенных в МГТУ им. Баумана.

В работе разработаны пьезоэлектрические сенсоры на основе полимеров с молекулярными отпечатками для определения карбоновых кислот в газовой фазе. Цель работы состояла в разработке способа пьезосенсорного определения карбоновых кислот в паровоздушной смеси над раствором этилового спирта.Модификацию пьезоэлектрических сенсоров проводили полимерами с молекулярными отпечатками полученными на основе ароматического сополимера 1,2,4,5- бензолтетракарбоновой кислотыс 4,4′-диаминодифенилоксидом. В результате были получены сенсоры с селективными покрытиями:ПМО-Acetic, ПМО-Propionic, ПМО-Butyric. Для всех полученных сенсоров характерны низкие вели-чины относительного стандартного отклонения (не более 6%). При этом предел обнаружения карбоно-вых кислот составил 1.10-7 ммоль/дм3, а диапазон определяемых концентраций 1.10-1-1.10-6 ммоль/дм3.Полученные градуировочные графики имеют линейный вид и коэффициент детерминации более 98%для всех разработанных ПМО-сенсоров.В работе установлено, что модифицированные сенсоры избирательно реагируют только на текарбоновые кислоты, которые были использованы в качестве шаблонов при их синтезе. Это позволило апробировать эти сенсоры при анализе промежуточных фракций этанола: дистиллята, эпюрата, кубовой жидкости и сивушного спирта. Показано, что кубовая жидкость содержит все три карбоновые кислоты в незначительном количестве. В дистилляте и сивушном спирте содержится масляная кислота, при этом наибольшее содержание примесей карбоновых кислот зафиксирована в промежуточной фракции эпюрата.

В статі розглядається метод визначення параметрів поступального й обертального руху оптичного джерела реєстрації безпілотного літального апарата (БПЛА), заснованого на аналізі потоку, отриманого від оптичного датчика, що знаходиться на борту БПЛА, з наступним використанням отриманих даних для уточнення навігаційної інформації та у якості автономного джерела даних для навігації апарату на місцевості. Автономне управління польотом є відкритою науковою проблемою, особливо там, де немає можливості застосувати зовнішні системи позиціонування. Головним завданням, що необхідно вирішити в рамках даної проблеми, є складність якісного позиціонування з використанням лише вбудованих сенсорів. В роботі проведено аналіз працездатності методу на чистих і на зашумлених зображеннях поверхні землі. Проаналізована залежність визначення позиції, та повороту апарата в залежності від характеру поверхні та відстані до неї оптичного датчику. Отримані результати дозволяють використовувати запропонований метод для уточнення даних щодо траєкторії руху апарата отриманих з інших джерел так і для автономної навігації БПЛА.

Разгерметизация газоиспользующего оборудования может привести к взрыву газовоздушной смеси или пожару. Для своевременного обнаружения утечки газа используются газоанализаторы. Настоящая статья содержит обзор газоанализаторов, отличающихся по конструктивному исполнению, функциональному назначению, по принципу действия чувствительных элементов (сенсоров). Отмечено, что для обнаружения утечек метана (в том числе природного газа) наиболее эффективными с точки зрения чувствительности и быстродействия являются датчики (сенсоры), основанные на принципах: термического катализа (ТКД), поглощения инфракрасного излучения (ИКД), изменения электропроводности (ППД). Depressurization of gas-using equipment can lead to an explosion of the gas-air mixture or to a fire. Gas analyzers are used for timely detection of gas leaks. This article contains an overview of gas analyzers that differ in their design, functionality and in the operating principle of detecting elements (sensors). It is noted that for detection of methane leaks (including natural gas) the most effective detectors (sensors) based on the principles of thermal catalysis, absorption of infrared radiation, changes in electrical conductivity are the most effective in terms of sensitivity and speed.

У статті розглянута задача визначення положення в тривимірному просторі, оскільки це один з ключових етапів при створенні БПЛА, що за останні кілька років стали дуже популярними і водночас корисними, так як здатні виконувати широкий спектр завдань. Вирішення цієї задачі дозволяє отримати значення кута нахилу за допомогою акселерометра та миттєвої кутової швидкості з роздільною здатністю, заданою в настройках, в градусах в секунду завдяки гіроскопу, тобто можна визначати рух, падіння об'єкта або поштовх об перешкоду, щоб оминати її. Визначено конфігурацію БПЛА та комунікаційний зв’язок. Також у роботі наведено принцип обробки даних мікроконтролером з суміщених датчиків, на прикладі застосування модуля GY-521, головним елементом якого є мікросхема MPU-6050, що об'єднала в одному корпусі 3х-осевий гіроскоп, 3х-осевий акселерометр і термометр. Область застосування модулю досить широка, а саме для координації різних пристроїв - від просто детектора руху до системи орієнтації різних роботів або управління рухами будь-яким пристроями, до того ж суттєвою перевагою модуля GY-521 є низька вартість і низьке енергоспоживання. Завдяки реалізації внутрішнього зв'язку між мікроконтролером STM32 і модулем GY-521 по шині даних I2C, протестована робота сенсора для орієнтації БПЛА; наведено фрагмент коду, що демонструє настройку модуля, тобто встановлення режиму роботи, значення чутливості сенсора і діапазон вимірювань датчика MPU-6050, та фрагмент коду для зчитування показників датчиків. В роботі використано середовище розробки Keil µVision, що представляє собою набір утиліт для виконання повного комплексу заходів з написання програмного забезпечення для мікроконтролерів на мові програмування C++.Отримані результати перевірки роботи модуля GY-521 демонструють показання акселерометра по осі x.

С использованием специально разработанных методик получены твердые растворы систем типа InAs-AIIBVI (AIIBVI-ZnSVI, CdTe). По результатам рентгенографических исследований в сочетании с результатами микро-, электронно-микроскопических исследований они аттестованы как твердые растворы замещения с кубической структурой сфалерита; получена информация о кристаллохимических и структурных свойствах; определены элементные составы, практически совпадающие с заданными мольными. Изучены кислотно-основные свойства поверхностей твердых растворов и бинарных компонентов систем, обнаружившие слабокислый характер и повышенную активность к основным газам. Установлены закономерности изменений объемных и поверхностных свойств с изменением состава, подчиняющиеся преимущественно статистическому закону применительно к системе InAs-CdTe и с экстремальными проявлениями применительно к системе InAs-ZnS, которым дано обоснование. Выявлены связь между закономерностями, влияние объемных свойств (в частности, ширины запрещенной зоны, разности электроотрицательностей) на поверхностные свойства. Намечены ориентиры поиска новых материалов для сенсорной техники, базирующиеся на более доступных сведениях об объемных свойствах. Даны практические рекомендации по использованию полученных материалов для изготовления сенсоров-датчиков на микропримеси основных газов.

Визначили головні поняття дослідження: «бездротова сенсорна мережа» «датчики» «топологія сенсорних мереж» «синхронізація». Проаналізували особливості бездротових сенсорних мереж. Зробили огляд радіоінтерфейсів у бездротових сенсорних мережах. Провели загальну характеристику поширення радіосигналу. Розробили програму.

Мета роботи полягала у вивченні фазового складу і терморезистивних властивостей плівкових матеріалів на основі Fe і Pd або Au з точки зору їх практичного застосовування як чутливих елементів терморезисторів і сенсорів температури.

Дипломна робота присвячена детальному вивченню розробки моделей та засобів для оцінки протоколів маршрутизації в бездротових сенсорних мережах. Висвітлення взаємозв'язку між параметрами оцінки для визначення впливу кожного з них на певний протокол маршрутизації на основі інструменту моделювання J-Sim.

Метою даної роботи є вивчення та аналіз функціональних та конструктивних особливостей сенсорів магнітного поля, а також елементів гнучкої електроніки спін-клапанного типу; розрахунок основних параметрів таких пристроїв. Використaння тонких плiвок у технiцi стaло можливим пiсля освоєння методiв їх одержaння з попередньо зaдaними фiзичними влaстивостями. Це вiдкрило можливiсть їх широкого зaстосувaння в оптицi, у технiцi нaдвисоких чaстот як зaхисних покриттiв, елементiв мiкроелектронних схем, тензодaтчикiв, у крiогеннiй тa обчислювaльнiй технiцi. Cпостерігається значний інтерес до матеріалів, у яких виникає ефект гігантського магнітоопору (ГМО), з точки зору їх практичного застосування як функціональних чутливих елементів сенсорів гнучкої електроніки. Ці фактори і визначають актуальність даної роботи, а самі дослідження фізичних властивостей тонкоплівкових структур як чутливих елементів датчиків та сенсорів є важливими та своєчасними.

Прилади на основі гігантського магнітоопору (ГМО), завдяки таким перевагам, як енергозалежність у режимі зберігання, необмежена кількість перезаписів інформації, висока радіаційна стійкість, широко застосовуються в автоматиці, електроніці та комп’ютерній техніці для розроблення магнітних дисків, стрічок, запам’ятовувальних пристроїв та датчиків різного функціонального призначення.

Мета роботи полягала у вивченні фізичних принципів функціонування датчиків Холла та вимірювання сталої Холла (СХ) в двошарових плівкових матеріалах на основі металів і напівпровідників. Установлено, що залежність величини напруги Холла від індукції магнітного поля носить лінійний характер, що дозволяє застосовувати такі плівки для конструювання датчиків магнітного поля, і має величину: 55-65 мВ (одношарові плівки Fe(20-30); 90-120 мВ (двокомпонентні плівки Fe(30)/Ge(30)/П, відпалені до Т = 450 К) та 80-130 мВ (двокомпонентні плівки Fe(30)/Ge(30)/П, відпалені до Т = 570 К), що говорить про можливість застосування таких плівок як чутливих елементів датчиків магнітного поля. Експериментально встановлено, що величина сталої Холла для одношарових плівок Fe і Ge складає (1 - 10) . 10-10 і (2 - 5).10-7 м3/Кл відповідно; для двошарових плівок на основі Fe і Ge (6 – 11).10-9 м3/Кл при зростанні індукції магнітного поля від 0 до 80 мТл. При збільшенні інтервалу термообробки плівкових зразків до 570 К величина сталої Холла зменшується від 11 до 6.10-9 м3/Кл, що можна пояснити процесами фазоутворення в досліджуваних зразках - формуванням магнітних фаз германідів заліза.

Дипломна робота присвячена питанням підвищення ефективності одного з основних виконавчих елементів електроніки. Ознайомлення з основними характеристиками сесорів. Аналіз шляхів оптимізації технічних параметрів датчиків рідкокристалічного градієнта тиску. Аналіз рідких кристальних сензорів акселерації, вібрацій і включення. У роботі розглянуто башато типів сенсорів та віддано перевашу оптичному рідкокристалічному сесору в зв’язку з легкою уніфікаціею його конструкції та широким використанням в побуті. Використовуючи властивості рідкокристалічних матеріалів вдалося досягти надзвичано чутливих ті презиційних сенсорів.
Thesis is devoted to improving the efficiency of one of the main executive elements of electronics. Introduction to the main characteristics of sessors. Analysis of ways to optimize the technical parameters of liquid crystal pressure gradient sensors. Analysis of liquid crystal sensors of acceleration, vibration and inclusion. The paper considers many types of sensors and prefers the optical liquid crystal sensor due to the easy unification of its construction and widespread use in the home. Using the properties of liquid crystal materials, it was possible to achieve extremely sensitive sensing sensors.

Дисертацію присвячено комплексним експериментальним дослідженням особливостей структурно-фазового стану та магнітних і магніторезистивних властивостей багатошарових плівкових систем на основі Co і Cu, Co і Cr, Fe і Cr та Fe і Cu як можливих матеріалів чутливих елементів сенсорів різного призначення. У роботі встановлено взаємозв’язок між товщиною магнітних шарів і немагнітних прошарків, орієнтацією зразка у зовнішньому магнітному полі, температурою термообробки та магнітними, магніторезистивними і магнітооптичними властивостями багатошарових плівкових систем із можливим спін-залежним розсіюванням електронів. Визначені величини магнітоопору, коерцитивної сили, коефіцієнта прямокутності й чутливості плівкової системи до магнітного поля досліджуваних плівкових систем як приладових структур для формування первинних перетворювачів. Установлена кореляція між структурно-фазовим станом, магнітними та магнітооптичними властивостями тришарових плівкових систем з різним типом розчинності компонент як функціональних елементів датчиків. Запропонована схематична конструкція АМР-датчика магнітного поля для тришарових плівкових систем із спін-залежним розсіюванням електронів. У результаті проведених досліджень впливу геометрії вимірювання, температури термообробки та загальної концентрації феромагнітної компоненти в системі на магнітні й магніторезистивні властивості визначені можливі області застосування плівкових систем на основі Co і Cu або Cr та Fe і Cu або Cr.
Диссертация посвящена комплексным экспериментальным исследованиям особенностей структурно-фазового состояния, магнитных магниторезистивных свойств многослойных пленочных систем на основе Co и Cu, Co и Cr, Fe и Cr и Fe и Cu в качестве возможных материалов чувствительных элементов сенсоров различного назначения. В работе установлена взаимосвязь между толщиной магнитных слоев и немагнитных прослоек, ориентацией образца во внешнем магнитном поле, температурой термообработки и магнитными, магниторезистивными и магнитооптическими свойствами многослойных пленочных систем с возможным спин-зависимым рассеянием электронов. При исследовании магнитных свойств пленочных систем на основе Fe, Co, Cu или Cr получено, что для пленочных систем на основе Fe и Cu в форме кривых гистерезиса наблюдается определенный перегиб, свидетельствующий о послойном перемагничивании слоев Fe, в то время как для систем на основе Fe и Cr петля гистерезиса имеет форму, подобную однослойным пленкам Fe, что говорит о преобладании ферромагнитной связи в системе. В пленочных структурах на основе Co и Cr или Cu магнитные свойства системы главным образом определяются состоянием слоев Со, поэтому форма кривых гистерезиса для обеих систем схожа с формой кривых для однослойных пленок Со, а небольшие значения коэрцитивной силы свидетельствуют о реализации ферромагнитной связи в системе. Все четыре системы характеризуются достаточно высоким значением коэффициента прямоугольности, которое при смене ориентации образца от 0 до 90° несколько уменьшается для систем Fe/Cu/Fe и Fe/Cr/Fe и, наоборот, растет в системах на основе Co и Cr. Определены величины магнитосопротивления, коэрцитивной силы, коэффициента прямоугольности и чувствительности пленочной системы к магнитному полю исследуемых пленочных систем как приборных структур для формирования первичных преобразователей. Установлена корреляция между структурно-фазовым состоянием, магнитными и магнитооптическими свойствами трехслойных пленочных систем с разным типом растворимости компонент в качестве функциональных элементов датчиков. Предложена схематическая конструкция АМР-датчика магнитного поля для трехслойных пленочных систем со спин-зависимым рассеянием электронов. В результате проведенных исследований влияния геометрии измерения, температуры термообработки и общей концентрации ферромагнитной компоненты в системе на магниторезистивные свойства определены возможные области применения пленочных систем на основе Co и Cu или Cr и Fe и Cu или Cr.
The thesіs іs dedіcаted to the complex experіmentаl reseаrch between the structurаl-phаse stаte, magnetic and magnetoresistance propertіes of multіlаyer fіlm systems bаsed on the Co аnd Cu, Co аnd Cr, Fe аnd Cr, аnd Fe аnd Cu, аs the potential mаterіаls for sensіtіve elements of sensors for dіfferent purposes. Іn thіs thesis wаs found the correlаtіon between the thіckness of the mаgnetіc аnd nonmаgnetіc lаyers, the orіentаtіon of the sаmple іn аn externаl mаgnetіc fіeld, temperаture of heаt treаtment аnd mаgnetіc, mаgnetoresіstіve аnd mаgneto-optіcаl propertіes іn multіlаyer fіlm systems wіth possіble spіn-dependent scаtterіng of electrons. The vаlues of mаgnetoresіstаnce, coercіvіty, squаreness fаctor аnd sensіtіvіty of fіlm system to a mаgnetіc fіeld in the studіed fіlm systems аs devіce structures for the formаtіon of prіmаry converters were defined. The correlаtіon between the structurаl-phаse stаte, mаgnetіc аnd mаgneto-optіcаl propertіes of three-lаyer fіlm systems wіth dіfferent types of component solubіlіty аs functіonаl elements sensors was established. The schemаtіc sturucture of АMR sensor for three-lаyer fіlm systems wіth spіn-dependent scаtterіng of electrons was purposed. The possіble аreаs of аpplіcаtіons wаs іdentіfіed on the bаsіs of studіes of the effect of geometry meаsurement temperаture heаt treаtment аnd the totаl concentrаtіon of ferromаgnetіc components іn the system on the magnetic and mаgnetoresіstіve propertіes of fіlm-systems bаsed on Co аnd Cu, or Cr аnd Fe, аnd Cu or Cr.