Stanowisko do badania sensorów z akustyczną falą powierzchniową

• Autorzy: Grabka M. , Jasek K. , Pasternak M. , Miluski W.

Warianty tytułu

EN

A system for SAW sensors research

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Układy elektroniczne współpracujące z sensorami z AFP mają najczęściej postać oscylatora, którego zmiany częstotliwości rezonansowej odzwierciedlają zmiany prędkości propagacji AFP. Pomiar samych zmian częstotliwości rezonansowej utrudnia lub nawet uniemożliwia wydobycie istotnych informacji o mechanizmach oddziaływania warstwy sensorowej z otoczeniem. W pracy przedstawiono zaprojektowane i wykonane w Wojskowej Akademii Technicznej (WAT) stanowisko do badania sensorów z AFP, w którym klasyczny układ oscylatora został zastąpiony systemem liniowym z wymuszeniem zewnętrznym, generowanym przez stabilny generator sygnału ze schodkową modulacją częstotliwości. Obok pomiaru częstotliwości rezonansowej, układ umożliwia pomiary tłumienia i fazy AFP, co pozwala na pełniejsze wykorzystanie możliwości detekcyjnych sensorów. W pracy przedstawiono zasadę działania, opis konstrukcji stanowiska z prototypową matrycą czujników z AFP oraz opis oprogramowania sterującego.

EN

An electronic circuits collaborating with SAW sensors have usually a self-oscillator architecture where resonant frequency changes reflect the SAW velocity changes. Unfortunately the measurements including the resonant frequency only make the substantial information concerning interaction mechanism between sensor layer and ambient gases hard or even impossible to extract. In the paper a prototype laboratory test stand for SAW sensors designed and manufactured in Military University of Technology is described. In the system typical self-oscillating circuits with SAW device working inside positive feedback loop was replaced by the linear system with stepped frequency source. The system allows the measurements of signal amplitude and phase shift besides frequency changes. It gives a possibility of more complete insight into the SAW-ambient gas interaction mechanism. In the paper operating principle of the system as well as control software for test stand with SAW matrix are described.

Słowa kluczowe

PL

sensory z akustyczną falą powierzchniową (AFP); akustoelektroniczne układy pomiarowe

EN

surface acoustic wave (SAW) sensors; SAW sensors measurement circuits

• Wydawca: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Aparatury Badawczej i Dydaktycznej, COBRABiD sp. z.o.o
• Czasopismo: Aparatura Badawcza i Dydaktyczna
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 20, nr 4
• Strony: 251--258
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il., rys., wykr.

Twórcy

autor

Grabka M.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Warszawa, Polska

autor

Jasek K.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Warszawa, Polska

autor

Pasternak M.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Warszawa, Polska

autor

Miluski W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Warszawa, Polska

Bibliografia

• [1] Ballantine Jr. D. S., Martin S. J., Ricco A. J., Frye G. C., Wohltjen H., White R. M., Zellers E. T., Acoustic wave sensors. Theory, design, and physico-chemical applications, San Diego, Academic Press 1997.
• [2] Mitzner K., Berkenpas E., Sternhagen J., Karlgaard M., Wold C., Galipeau D., A direct digital synthesis system for surface acoustic wave sensors, Proceedings of the 2001 IEEE International Frequency Control Symposium and PDA Exhibition, 6-8.06.2001, Seattle, USA, 449-453, DOI: 10.1109/FREQ.2001.956271.
• [3] Rapp M., Reibel J., Voight A., Balzer M., Bülow O., New miniaturized SAW-sensor array for organic gas detection driven by multiplexed oscillators, Sens. Act. B 64 (2000) 169-172.
• [4] Wen W., Shitang H., Shunzhou L., Minghua L., Yong P., Enhanced sensitivity of SAW gas sensor coated molecularly imprinted polymer incorporating high frequency stability oscillator, Sens. Act. B 125 (2007), 422-427.
• [5] Matatagui D., Martí J., Fernández M. J., Fontecha J. L., Gutiérrez J., Gràcia I., Cané C., Horrillo M. C., Chemical warfare agents simulants detection with an optimized SAW sensor array, Sens. Act. B 154 (2011), 199-205.
• [6] Wohltjen H., Dessy R., Surface acoustic wave probe for chemical analysis. I. Introduction and instrument description, Anal. Chem. 51, 9 (1979), 1458-1464.
• [7] Grate J. W., Martin S. J., White R. M., Acoustic wave microsensors, Anal. Chem. 65, 21 (1993), 940A-948A.
• [8] Wohltjen H., Dessy R., Surface acoustic wave probe for chemical analysis. III. Thermomechanical polymer analyzer, Anal. Chem. 51, 9 (1979), 1470-1475.
• [9] Pasternak M., New approach to Rayleigh wave propagation in the elastic halfspace – viscoelastic layer interface, Acta Physica Polonica A 114 (2008), A167-A172.
• [10] Pasternak M., An analytical solution of Rayleigh wave propagation problem on elastic substrate with nonconductive viscoelastic layer, Acta Physica Polonica A 116 (2009), 371-374.
• [11] Karta katalogowa rezonatora RS197, http://www.itme.edu.pl/tl_files/Zaklady/Z-21/Z21%20-%20Oferta/RS197.pdf na dzień 26.10.2015 r.