Érzékelők és beavatkozók

Tartalom

ELŐSZÓ 7
I. ÉRZÉKELŐK 9
1. BEVEZETES 9
1.1. Az érzékelők fogalma, felosztása, jellemzői 9
1.2. Integrált és intelligens érzékelők, korunk újszerű követelményei 11
2. AZ ÉRZÉKELŐK TECHNOLÓGIÁI 14
2.1. Monolit félvezető technológiák 14
2.2. Kerámiák 17
2.3. Rétegtechnológiák 18
2.4. Polimer leválasztási technológiák 21
2.5. Száloptikai technológiák 24
3. AZ ÉRZÉKELŐ SZERKEZETEK ALAPTÍPUSAI 25
3.1. Impedancia típusú érzékelő szerkezetek 25
3.2. Félvezető eszközök alkalmazása érzékelőként 27
3.3. Akusztikus hullámok terjedésén alapuló érzékelő szerkezetek 28
3.4. Kalorimetrikus érzékelők 31
3.5. Elektrokémiai cellák mint érzékelők 32
3.5.1. Potenciometrikus érzékelők 33
3.5.2. Amperometrikus érzékelők 34
3.5.3. Egyéb elektrokémiai mérési módszerek 36
3.6. Optikai hullámvezetőkön alapuló érzékelők 37
4. A VILLAMOS JELKÉPEZÉSBEN LEGGYAKRABBAN ALKALMAZOTT FIZIKAI KÉMIAI KÖLCSÖNHATÁSOK 40
4.1. A villamos jelképezésben alkalmazott fizikai effektusok 40
4.1.1. A hőmérsékletváltozás hatásai 40
4.1.1.1. Termorezisztív jelenségek 41
4.1.1.2. Termoelektromos effektus 42
4.1.1.3. Piroelektromos effektus 43
4.1.2. A mechanikai feszültség és deformáció hatásai 44
4.1.2.1. Piezoelektromosság 44
4.1.2.2. Piezorezisztív hatás 46
4.1.2.3. Kapacitív transzducerek, elektretek 48
4.1.2.4. Magnetoelasztikus effektus 49
4.1.3. A mágneses tér hatásai 50
4.1.3.1. Töltés eltérítés a Lorentz-erő hatására 50
4.1.3.2. Magnetorezisztív hatás 51
4.1.3.3. Hali-effektus 51
4.1.3.4. Szupravezető kvantum interferencia 52
4.1.4. Sugárzások által keltett effektusok 52
4.2. A kémiai érzékelők működésében szerepet játszó molekuláris kölcsönhatások 54
4.2.1. Adszorpció és deszorpció gáz szilárdtest határfelületen 55
4.2.2. Molekulák adszorpciója szilárd rétegekben 58
4.2.3. Érzékelés szelektív receptor molekulákkal 58
4.2.4. Permeáció féligáteresztő membránokon 59
4.2.5. Oldatbeli ionok kölcsönhatása szilárd felületekkel és membránokkal 60
5. HAGYOMÁNYOS ÉRZÉKELŐK ÉS TRANSZDUCEREK 63
5.1. Hőmérsékletérzékelők 63
5.2. Mechanikai mennyiségek érzékelési módszerei 66
5.2.1. Elmozdulásmérők 66
5.2.2. Deformáció érzékelése 70
5.2.3. Erő-, nyomás- és gyorsulásérzékelők 71
5.2.4. Akusztikus hullámok érzékelése 75
5.2.5. A sebesség, az áramlási sebesség és tömegáram érzékelése 76
5.3. Sugárzásérzékelők 78
5.4. Kémiai érzékelők 83
5.4.1. Páratartalom érzékelők 83
5.4.2. Gázérzékelők 85
5.4.2.1. Elektrokémiai gázérzékelők 85
5.4.2.2. Kalorimetrikus gázérzékelők 87
5.4.2.3. Színterelt fémoxid alapú gázérzékelők 88
5.4.3. Ionszelektív érzékelők 90
6. FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK MINT ÉRZÉKELŐK 92
6.1. Hőmérsékletérzékelők 92
6.2. Nyomás-és gyorsulásérzékelők 94
6.3. Mágneses tér érzékelők 100
6.4. Sugárzásérzékelők 102
6.4.1. Kvantum hatáson alapuló fényérzékelők 102
6.4.2. Termikus infravörös érzékelők 108
6.4.3. Nukleáris sugárzásdetektorok 111
6.5. Kémiai érzékelők 113
6.5.1. Páratartalom érzékelők 113
6.5.2. Gázérzékelők 114
6.5.3. Ionszelektív érzékelők 117
7. VÉKONY- ÉS VASTAGRÉTEG ÉRZÉKELŐK 120
7.1. Hőmérsékletérzékelők 120
7.1.1. A hőmérsékletérzékelők felhasználása egyéb fizikai mennyiségek mérésére 123
7.2. Mechanikai érzékelők 126
7.3. Mágneses tér érzékelők 129
7.4. Sugárzásérzékelők 132
7.5. Kémiai érzékelők 133
7.5.1. Páratartalom érzékelők 133
7.5.2. Gázérzékelők 135
7.5.2.1. Félvezető vékonyrétegek mint gázérzékelők 135
7.5.2.2. Vastagréteg gázérzékelő ellenállások 137
7.5.2.3. Elektrolitikus vastagréteg gázérzékelők 139
7.5.3. Ionszelektív érzékelők 140
8. POLIMER BÁZISÚ ÉRZÉKELŐK 141
8.1. Polimerek mechanikai érzékelőkben 141
8.2. Polimerek termikus sugárzásérzékelőkben 145
8.3. Polimerek a kémiai érzékelőkben 147
9. OPTIKAI SZÁLAS ÉRZÉKELŐK 152
9.1. Az optikai jelképezés alapjai 152
9.2. Fázismoduláció 153
9.3. Polarizáció moduláció 154
9.4. Intenzitás moduláció 154
9.5. Spektrum moduláció 156
9.5.1. Abszorpción alapuló optikai szálas gázérzékelők 157
9.5.2. Abszorpción alapuló optikai szálas ionszelektív érzékelők 158
9.5.3. Fluoreszcencián alapuló optikai szálas gázérzékelők 160
10. SPECIÁLIS ALKALMAZÁSI TERÜLETEK ÉRZÉKELŐI 162
10.1. Orvosbiológiai érzékelők 162
10.1.1. Mechanikai érzékelők az orvosbiológiában 163
10.1.2. Nukleáris detektorok a radiológiában 165
10.1.3. Kémiai érzékelők alkalmazása vérbeli gázkoncentrációk figyelésére 167
10.2. Bioérzékelők 170
10.2.1. A bioérzékelők felosztása, elméleti alapok 170
10.2.2. Glükóz érzékelők 172
10.3. Autóelektronikai érzékelők 174
10.4. Kémiai érzékelő mátrixok 182
II. BEAVATKOZÓK ÉS MIKRO-ELEKTRO-MECHANIKAI ESZKÖZÖK 185
II/1. BEAVATKOZÓK 185
II/1.1. Elektromechanikus beavatkozók 186
II/1.1.1. Egyenáramú motorok 186
II/1.1.2. Váltakozó áramú motorok 187
II/1.1.3. A lineáris motor 188
II/1.1.4. Léptetőmotorok 189
II/1.2. Piezoelektromos beavatkozók 191
II/1.3. Magnetosztrikciós beavatkozók 191
II/1.4. Magneto-hidrodinamikai beavatkozók elvei 192
II/1.5. Emlékezőfémek a beavatkozókban 193
II/2. MIKRO-ELEKTRO-MECHANIKAI ESZKÖZÖK 196
II/2.1. Az anizotóp kémiai maratás speciális lehetőségei 196
II/2.2. A LIGA eljárás és alkalmazásai 198
II/2.3. Vegyes (tömbi és felületi) eljárásokkal kialakított mikromechanikai eszközök 200
II/2.4. Mikromechanikai szelepek 205
FELHASZNÁLT ÉS AJÁNLOTT IRODALOM 208
A GYAKRABBAN HASZNÁLT RÖVIDÍTÉSEK MAGYARÁZATA 209

Témakörök