(A)                                                  (B)                            (C)                                          
شكل. 16.27، سنسور محلول کرومیوم گرمائی است.A طیف های جذب محلول کبالت کروئیدB انعکاس کوپلینگ فیبر C کوپینگ انتقالی( از رف 18)است.
سنسور باید شامل منبع نوری،آشکارسازی و یک محلول کوبالت کروئید که کوپلید گرمائی با ماده خارجی است  باشد. دو طراحی ممکن در شکل 16.27 و 16.27 در جائی که انتقال و فیبرهای آپتیکال دریافتی در یک محلول کلرئید کوبالت کوپلینگ اند نشان داده شده اند.
16.5 سنسور درجه صوتی

تحت شرایط خاصی، سنجش درجه ممکن است به یک  کار سخت تبدیل شود. این شرایط شامل دامنه درجه  برودتی، سطوح تابشی  وسیع در کنار راکتورهای هسته ای و تا چهارمی یه بعد می شود. شرایط غیر معمول دیگر سنجش درجه ای در کنار ضمیمه مهر شده با  مدیوم شناخته شده می باشد که سنسورهای رفتاری را نمی توان الحاق کرد و ضمیمه ای در انتقال برای  تابش مادون قرمز نمی باشد. تحت برخی شرایط غیر معمول ، سنسورهای درجه ای  صوتی  با دست امکان پذیر می شود. اصول عملکردی هر سنسوری مبنایی بر ارتباط بین درجه  مدیوم و سرعت صدا می باشد. برای مثال، در مناطق خشک یک فشار اتمسفری نرمال ، ارتباط هست
ν ≈331.5√T÷273.15xm÷s                        (16.52)
جايي كه ν سرعت صدا و T درجه کامل می باشد.
سنسور درجه صوتی ( شکل 16.28) از سه جزء تشکیل یافته است:يك فرستنده فرا صوتی، دریافت کننده فراصوتی و لوله  مهرشده گرمائی پرگاز می باشد. فرستنده و دریافت کننده   صفحه های فیزوالکتریکی سرامیکی هستند که  از روی صوت از لوله  برای انتشار صدای مطمئن اولیه از گاز ضمیمه می باشد که ، در اغلب موارد تجربی، هوای خشک را شامل می شود. متناوبا، انتقال و سیستم های دریافتی  ترکیبی در ضمیمه مهر شده با اتصال آشکار درجه بخشی که نیاز به سنجش دارد ممکن می شود؛ یعنی، یک لوله مدیوم در عدم نیاز در مواردی که جایی  برای مدیوم درونی است ، حجم آن، و جرم  ثابت می باشند.  زمانی که لوله استفاده می شود، بايد مراقبت لازم برای پیشگیری از دگردیسی مکانیکی ان و كاهش گرمایی تحت درجه اضافی شرایط A
مواد مناسب برای لوله  اینوار باشد.
.
 


شكل 16.28. یک ترمومتر صوتی با یک سیستم آشکار فراصوتی

زمان فرکوئنسی کم( نزدیک به 100HZ) محرک فرستنده و غیرفعالی دریافت کننده می باشد. انعطاف های کریستال فیزوالکتریک، محرک  موج صوتی درطول لوله است. کریستال دریافتی قبل از رسیدن موج در سطح و پوشش  در انتقال الکترونیکی فعال که تقویت می کند و به مدار کنترلی  می فرستد. محاسبات مدار کنترلی  سرعت صدا با تعیین زمان انتشاری در طول لوله  است. سپس، درجه مشابه از ارقام درجه بندی  ذخیره شده در جدول آمده تعیین می شود.در نوع دیگر طراحی ، ترمومتر شامل نه تنها کریستال  فراصوتی  که فعالیت های  متغییری را شامل می شود بلکه بعنوان فرستنده  یا حتی دریافت کننده می باشد.در این مورد، لوله  انتها خالی مهر شده ای داشته است.امواج فراصوتي از سطح انتهایی و سطح انتشاری برای کریستال منعکس می شود،که قبل از لحظه رسیدن موج، به حالت پذیرش بازمی گردد. یک پوشش محور الکترونیکی (19) ضربه ای دریافتی در یک سیگنالی است که مشابه درجه لوله ای است.  سنسور درجه آرمیچری  را با تکنیک های موج فراصوتی سطحی(SAW) و موج صفحه ای (PW) می توان ساخت.(در فصل 11 ببینید). ایده ای پشت هر سنسوری در تحمیل درجه ای برخی پارامترهای مکانیکی عنصر حفظ زمان در اوسیلاتور الکترونیکی است. (20.21) این منجربه تغییر در توالی ارسیلاتور است . در حقیقت، برخی از سنسورهای فراصوتی کلی یک پوشش مستقیمی از درجه در توالی را شامل می شود. یک سنسور عادی در دامنه چندین کیلو هرتز برای هر درجه کلوین می باشد.
16.6 سنسورهای درجه فیزو الکتریک
تاثیر فیزوالکتریک، درکل ، نمود درجه وابسته است. بنابراین،سنسور درجه اي مبنايي بر اختلاف توالي  نوساني  كريستال كوارتز می تواند طراحی شده باشد. برای اینکه کوارتز مدیوم ناهمسانگردی است، توالی تشدید شده از یک صفحه وابستگی وسیعی در جهت داری کریستال شناسی  صفحه است_ بنابراين زاويه شكست ناميده مي شود. بنابراين، با انتخاب شكست،حساسیت درجه جزئیتر اکتسابی است(ATو BT- شكست ها) یا  برعکس آن- شکستی با درجه معلوم وابسته احتمالا انتخاب شود. وابستگی درجه ای توالی تشدید شده احتمالا تقریبی از چندجمله ای ترتیب سه گانه باشد:

∆f∕fo=ao+a1∆T+a2∆T²+a3∆T³           (16.53)

∆Tو∆f درجه ای و توالی  بترتیب تغییر جهت مي باشد،  f0 توالي تنظیمی وa  ضريب مي باشد. اولین مورد استفاده ای از وابستگی درجه ای در 1962 با استفاده از عدم چرخش کریستال شکست Y بوجود آمد(22). توسعه هر موفقیتی از درجه خطی ضریب شکست (LC)  بوجود آمده توسط هولت_ پاکارت بود(23).  ضرايب ترتيبي دومی و سومی با انتخاب چرخش دوبل شکست Yحذف می شود. حساسیت  (a1) سنسور  35 ppm/◦Cand دامنه  درجه ای عملکردی  از 80◦C to 230◦C با صحت كاليبري از 0.02◦C است. با ظهور ریزپردازنده ها ، خطی فاکتور کم اهمیتی  و حساستر می شود، هنوز  سنسورهای درجه ای کوارتز بدون خطی با استفاده از یک  درخش ناچیز  شکست Y(Q=−4◦C) با حساسيت 90 ppm/◦C (24) و با استفاده از همنواگرهای گردش انشعابی در حالات مارپیچی و پیچشی  توسعه یافته است(25.26).
بايد بیان شود که کوپلینگ گرمایی اشیاء سنجشی با صفحه نوسانی همیشه مشکل است بنابراین، تمامی سنسورهای  درجه اي فيزوالکتریک  پاسخ کم نسبی همچون مقایسه با مقاومت گرمایی و گرما برق دارد.
منابع
1. بندیک ، مقدماتی اساسی درجه ، فشار و جریان سنجشی، جان ویلی و پسران، نیویورک 1984.
2. کندر. بر سنجش تجربی درجه . فیل ترنز. ساک.لندن 178، 160، 1887.
3. ساپوف، ترمومترهای گرمایی در ابزار سنجشی و کتابچه  سنسورها. وبستر. مقاله CRCبکو رتون 1999، 32.25-32.41.
4. فاردن، کالیبر دومنظوره درجه منفی ترموستات های همزمانی.1901-1905،2000.
5. استینهارت،و هارت منبع دریای عمیق،15.497،1968.
6. منگام، ابزار54(12)،1687.1983.
7. سپوف، سیوک، جانسون، اسلپین، وبستر، در: درجه. سنجش و کنترل آن در علم و صنعت. اسک.لی، موسسه آمریکایی فیزیک، نیویورک 1982 جلد 5 ، صفحه 875.
8. کیستون ترموستارهای, NTC PTC  شرکت کربن کیستون کاتالوگ، خیابان مایرز 1984.
9. کولدول، مواد کوپلیر گرمایی. مونوگراف NBS 40. برو ملی استانداردها، واشینگتن 1962.سنسورهای درجه ای 498.
10 سالیانه استفاده از کوپلرهای گرمایی در سنجش درجه ای ؛ سری های سالیانه ASTM چهارمی: MNL: 12-93. ASTM1993.
11. ساچز، سنسورهای درجه ای عملکرد همزمانی و درخواست های آنها. ویلی- علم درونی نیویورک 1975.
12. تیمکو، مبدل درجه ای IC قطب مدار دوگانه . IEEE. مدار حالت جامد.784-788،1975.
13. ویکرشیمن، و سان ، گرمازائی فلو روپیک. الکترون 84-91، فیبریه 1987.
14. فرنیکولا، بررسی سنجش زمانی تعریفی برای گرمازائی  فلوئورسانس. ابزارد 71(7)، 2938-2943، 2000.
15. اسکالتسیز، آمستاز و کوفمن، جس درجه ای  فیبر آپتیک با اتالونهای سیلیکان آلترین.13(9)،782-184،1988.
16. ولسوز، میشل، ساسکی، هاتلو افروموتز، توسعه  داروئی و بکارگیری سنسورهای درجه ای  تحمیل طیفی آپتیکال. 38(10)، 974-9814، 1991.
17. بهیم، فریتچ و آذر، حذف از سنسور درجه ای آپتیک فیبر فیلمی. مجله سنسورها،37-43، جوئن 1990.
18. هاوو،و لوئی. استفاده از سنسور درجه ای فیبر آپتیکال یک راه حل گرمازائی. محرک های سنسورهای A24، 213-216،1990.
19. ویلیامز، برخی تکنیک ها برای دیجیتیزشن مستقیم برون دادهای  مبدلی، در : فهرست درخواستی تکنولوژی خطی. تکنولوژی خطی،1990.
20. ونما، موج فراصوتی سیستم های فیزیکی الکترونیکی برای سنسورها. صفحه 1155-1158. 1990
21. ولکوپ ، سیستم اسیلاتور موج صفحه ای تمام سیلیکان برای درخواست های سنسوری.سمپوزیوم آلتراسونیک IEEE،1990.
22. اسمیت ، و اسپنسر، ترمومتر کریستالی کوارتز برای  حوزه درجه سنجشی در دامنه 10-3 تا 10-6 ◦C. 268-270،1963.
23. هموند، و بنجامینسون، ترمومتر کوارتز خطی. سیستم کنترلی ایزار. 38،115،1962.
24. زیگلر.سیستم سنسور دیجیتالی جریان هزینه ای. محرک های سنسورها، 5، 169-178،1984.
25.یدا، کوهساک، لینو و یامازاکی ، استفاده سنسور درجه ای  همنواگر انشعاب چرخشی  کوارتز. سیستم کنترل توالی 1986، صفحه  224-229.
26. ارنیس و ویگینز. مبدل درجه رسوناتور با عدم جابجایی. سیستم کنترلی  توالی ، 1986، صفحه 216-223.

سنسورهاي شيميايي
سنسورهاي شيميايي پاسخی برای تولید حسی مواد شیمیایی مختلف  یا واکنش شیمیایی است. این سنسورها  تعریفی برای تشخیص و تعریف خاص های شیمیایی است( شامل حالت های گاز و مایع؛ سنسورهای شیمیایی جامد ی که معمول نیستند ).
در علوم و تحقیقات، سنسورهای شیمیایی در حوزه هایی از تصویر اتمسفری  از انتشار آلودگی نسبت به  اکتشاف مواد منفجره استفاده می شود. این سنسورها بطور مرتب برای نمونه های گازی مشخص شده از آزمایشات آزمایشگاهی و برای  انتقال خط جوش سرد شیمیایی  پرخطر در خاک ها و سایت های زمینه ای استفاده می کنند. درخواست های جدید شامل هجوم افت حشرات ردگیری /مکان یابی  همچون موریانه ها با مشخصه گازی از هضم سلولز و نظارت چرخه های عادی احشام می باشد( برای بهبود تاثیر تلقیح مصنوعی). در صنعت، سنسورهای شیمیایی برای پروسه ها و کنترل کیفی در طول تولید پلاستیک و تولید مواد پایه ای در جایی که مقدار مواد موثر گازهای منتشری مشخصه ای همچون  شکنندگی را شامل می شود استفاده می کنند. آنها برای  نظارت  محیطی کارگران در کنترل نوردهی آنها در مواقع خطر و ریسک های سلامتی محدود استفاده شده است.بیشتر کشف سنسورهای شیمیایی
درخواست های جدیدی همچون مواجه های الکترونیکی و برای تست و کنترل ضایعات غذایی  استفاده می شود، توزیع افت کش ها در درخواست های کشاورزی و برای آشامیدنی های گرید می باشد.
در پزشکی ، سنسورهای شیمیایی برای تعیین سلامت بیمار با اکسیژن نظارتی و محتوای گاز خطی در شش ها و نمونه های خونی استفاده می شود. این سنسورها اغلب برای تحلیل های تنفسی در تست برای سطح الکل خون و همچنین مقیاس مشکلات هضم بیمار استفاده می شود.
در ارتش ، سنسورهای شیمیایی برای انبار کردن سوخت اکتشافی و آژانس های جنگی شیمیایی هوائی استفاده می شود. سنسورهای شیمیایی مایع برای تربیت مدیریت عملکردهای مبنایی با نظارت دقیق بر آلودگی آب های زیرزمینی  استفاده می شود. ترکیبات مایع و سنسورهای گازی در درخواست های نظامی آزمایشی برای تولید سم های نظارتی از پالایشگاه ها و برنامه های هسته ای در براورد متفاوت با معاهدات اسلحه ای استفاده می شود. 

1.این فصل با همکاری دکتر میشل سی وقت(آزمایشگاه ملی آرگون ) نوشته شده است.
17.1 نظارت های سنسورهای شیمیایی
بیشتر سنسورهای شیمیایی  را می توان با استفاده از معیار و کل نظارتی برای تمامی سنسورها همچون ثبات، تکرار ، خطی، پسماند مغناطیسی، سیری مغناطیسی، زمان پاسخ و محدوده ( در فصل 2) اما نظارت های دوگانه بی همتا و معنادار هستند همچون بکارگیری برای آشکارسازی شیمیایی تعریف کرد.برای اینکه سنسورهای شیمیایی برای تعیین و تشخیص استفاده می شود،آنها به انتخاب و حساسیت برای  انواع نشان خواسته شده در ترکیب انواع شیمیایی نياز دارند.  تعریفات انتخابی درجه ای برای این است که پاسخ های سنسور تنها برای انواع نشان خواسته شده ، با تداخل کم یا هیچ از انواعی که نشان نیستند باشد.
توصیفات حساسیت
تمرکزات کم و تغییر تمرکز (سپس به قدرت تشخیص برمی گردد) که می تواند موفقیت آمیز و حساسيت تکرار با یک وسیله باشد.  برای توصیف سنسورها در فصل های قبلی ذکر شد،اصطلاح حساسیت اغلب بعنوان یک مترادفی از سرازیری است زمانی که عملیات انتقال از سنسور خطی است. برای سنسورهای شیمیایی، حساسیت مترادفی از قدرت تشخیص است. این مشخصه ایست برای سایر سنسورها، فشار و درجه مشابه، با تمرکز کمیابی مواجه اند. بنابراین، یکی از عملیات های بسایر مهم در ارزیابی عملکرد سنسورهای شیمیایی تشخیص حساسیت آن است. آن یک تمرین معمولی برای  ارزیابی پاسخ سنسور تنها برای افزایش ارزش های فعالیتی (تمرکز) برای انواع نشان های اولیه است. این بیشتر در نتیجه حقیقتی است که بیشتر مناسب برای آماده سازی یک دامنه برد مستمر تمرکزت با افزایش مقدار تمرکزی(کامل) بر انواع اولیه نسبت به نمونه پیش زمینه ای از معکوس این حالت می باشد. سنسور انتخابي كامل واقعا موجوى نيست و ارئه تداخلی برخی موجودیت هاست.
17.2 مشکلات خاص
مشکل توسعه سنسورهای شیمیایی برعکس سایر سنسورها ( همچون درجه ، فشار، رطوبت و غیره) بدین معناست که سنسور تغییر تعاملات شیمیایی ، اغلب در حالتی است که برگشت ناپذیر است. برای مثال، بکارگیری سلول های الکتر شیمیایی  الکترلیت های مایع ( موادی که تولیدات اخیر الکتریکی از طریق یون های شارژی است نه الکترون ها) مقدار کمی از الکترلیت ها را با هر وسیله ای از دست می دهد، ضروری است که الکترولیت بطور مرتی ذخیره سازی کند یا فرم اسید کربنی در تداخل گیت غشائی داشته باشد و جزئیات حک شده در سنسورهای ترنزسیون تاثیر زمینه ای(FET)  شیمیایی داشته باشد. همچنین، فشار نامشابه یا سنسورهای درجه ای که  تضاد شرایطی کمی تحت اینکه آنها نیاز به مدل بودن عملیات دارند ، سنسورهای شیمیایی اغلب در معرض ارقام نامحدودی از ترکیبات شیمیایی قرار دارند. این پاسخ های تداخلی معرفی شده ،  آلودگی از حمله اسیدی است، یا ، برای ابزار پوسته متخلخل، جذب سطحی  انواع که نمی تواند حرکت کند(همچون سیلیکون بر سنسورهای زرکونیا) تغییر منطقه سطح آنها  و تغییر موثری عملکرد کالیبر شده آنها می باشد.
برای سنسورهای هیدروکربن کاتالیتیک نوع  ریز سرامیک ، الکترون های پلتیونوم  حجم  و عناصر گرمایشی شروع به بخار کردن در درجه بالائی (1000◦C) ، محدود کردن محدوده زندگی آنها و با اهمیت بودنشان برای نظارت مستمر بلند مدت می باشد(1). این سرعت  تبخیرحتی بیشتر است در حضور گازهای قابل اشتعال عملی است. نبود طبقه بندی 17.3 از مکتنیزم های حسی شیمیایی نتایج مواد پلتونیوم در یک تغییری در وجود سیمی که  خطای دوخم شدگی در بررسی سنسور را معرفی می کند، و ان منجر به سوخت اولیه زغال پلتنیوم گرمازا می شود. مسمومیت شیمیایی می تواند بر سنسورهای زیادی همچون ابزار ریز کاتالیتیک در جایی که سیلیکون و اتیل به عناصر حسی وصل می شوند ، ارائه اکسیداسیون انواع کربن و تولید صریح ، بررسی جریان اشتباه تاثیر گذارد. فیلترها معمولا با هر سنسور شیمیایی استفاده می شوند اگر برای محتوای محیطی سم مشخص شده اشتباه باشد. انتخاب عادلانه مواد فیلتری  ضرورتی برای  کاهش تنها عامل مسمومیت بدون کاهش همراهی در تحلیل نشان می باشد( انواع شیمیایی  که در معرض سنسور قرار گرفته اند). موج فراصوتی سطحی  (SAW)ابزاری است که  براي غشا جاذب انتخاب انواع استفاده می شود می تواند مسمومیتی تحت عنوان مکانیکی با انواعی باشد که جذب می شود اما اینکه توده بازگشتی ابزار قبلی را نسبت به  مكان اصلي(کالیبریت) آن جذب نمی کند.مشابه این، اندود های انتخابی گاز بر ابزار اپتیک فیبر همچنین مسمومیتی است که توسط انواع عدم  وابسته ، کاهش ابتدایی انعکاس اپتیکال و نشانگر مثبت بودن اشتباه می باشد.
مشکل دیگر بی همتایی برای سنسورهای شیمیایی تغییرات تعاملی شیمیایی مهم است که در بین سطوح متمرکز اتفاق می افتد. ابزار هیدروکربنی تعاملی ( ابزار متا اکسید، ابزار ولتمتری و غیره) نزدیک به  ضرورت ترکیبات اسکتیومتریک است ( تعاملات شیمیایی متعادل) بنابراین ضرورت سطوح پایین هیدروکربن های  تحلیل نشانی  و اکسیژن مورد نیاز در دسترس برای تغذیه تعمل سنجشی است. اگر سطوح هیدروکربنی زیاد است( یا بهتر جایگزین شده بعنوان سطوح اکسیژن همراه که جریان پایینی دارند)، پس تنها یک کسری از هیدروکربن ها تولید تعاملی بعنوان یک دوباره بررسی اشتباه منفی می باشد.
17.3 طبقه بندی مکانیزم های حسی شیمیایی 
همه حس هاي شيميايي را مي توان بوسيله بكارگیری پدیده شاخص واقعی برای حس طبقه بندی کرد.، و آنها همچنین بوسیله بکارگیری استراتژی سنجش طبقه بندی می شوند. ما سنسورهای شیمیایی را در دو گروه اصلی ، مستقیم (ساده) و غیر مستقیم(پیچیده) جدا خواهیم کرد، و همچنین تشخیصی بین ابزار تعامل شیمیایی  و ابزار تعامل فیزیکی  در هر گروه قائل خواهیم شد.( شکل 17.1).
سنسورهای شیمیایی مستقیم هریک از یک گوناگونی پدیده تعامل شیمیایی  که بطور مستقیم بر مشخصه الکتریکی قابل سنجش همچون مقاومت ، پتانسیل تاثیر خواهد داشت
 


شکل.17.1. مستقیم دربرابر پیچیده و شیمیایی دربرابر گروه های تعاملی فیزیکی .


 


    شکل 17.2 ابزارهای مستقیم
 



شکل 17.3 ابزارهای پیچیده
جریان یا برق پذیری (شکل .17.2). این ابزارها ضرورت برخی انواع شرایطی سیگنال الکتریکی است ، اما نه انتقال( تبدیل پدیده سنسور از یک شکل انرژی به دیگری)است. ابزارهای پیچیده(شکل 17.2) بکارگیری  پدیده موثر شیمیایی که تاثیر مستقیمی بر مشخصه الکتریکی و ضرورا برخی اشکال انتقالی نسبت به سیگنال الکتریکی شامل به منظور تداخل با الکترون های سنجش معمول نمی باشد. پدیده غیرمستقیم شامل تغییر شکل فیزیکی ، تغییر جهت های متوالی، مدل روشنایی، درجه یا تغییر تولید گرما، وحتی تغییر توده می باشد.شكل انتقال شامل سيگنال الكتريكي بمنظور تداخل برخي طراحي هاي سنسور شيميايي ساده كه ضرورت عناصر حسي شيميايي در تعامل با تحليل تاثير تغيير قابل سنجش مقیاس(پدیده) یا سیگنال می باشد.  ابزار های تعاملی شیمیایی زمانی که برگشت پذیری ناتمام موجود است، زمانی که تقلیل یا صرف سنسور/تحلیل شیمیایی موجود است( سلول های شیمیایی التریکی استفاده از الکترولیت و برخی الکتردهای مصرفی) یا زمانی که تعامل خاص انواع موجود نیست( شامل تداخل از انواع دیگری) تحمل آور است. 
سنسورهاي شيميايي فيزيكي ضرورت يك تعامل شيميايي براي جايگزینی است اما ایزوله و بکارگیری تعامل فیزیکی برای نشان دادن ارائه انواع شیمیایی است. این ابزارها بطور مرتب بیانگر انحراف کم و پایداری بهتر نسبت به ابزارهای تعاملی شیمیایی صحیح است، اما اغلب در هزینه ابزارهای اضافی مهم و زمان های تعاملی پایینتر می باشد. 
17.4 سنسورهای مستقیم 
سنسورهای شیمیایی مستقیم که بر مشخصه های الکتریکی یک عنصر حسی تاثیر گذار است می توان در مقوله هایی با مشخصه ای که از آن تاثیر می پذیرند جدا کرد. مقدار مقاومت و ناگذرائی تاثیر ابزارهای رسانایی سنجی یا کنداکتومتریک عنصر حسی، الکتریکی سنجی تاثیرابزارهای امپرمتریا عبور جریان الکتریکی از عنصر حسی و پتانسیل الکتریکی تاثیر ابزارهای پتانسیل سنجشی یا عبور ولتاژ برخی جفت های الکترودی را شامل می شود.در جریان برق، این مشخصه ها می تواند تبدیل آسانی از یک مشخصه به دیگری تا سطح مشترک ساده باشد.  اختلاف گسترده ی پدیده حسی شیمیایی برای بکارگیری حس مستقیم موجود است.
17.4.1. سنسورهای شیمیایی مواد اکسیدی 
سنسورهای گازی مواد اکسیدی(همچون اکسی قلع, SnO2 )از بعد از 1960 منتشر شد. 02) اینها ابزارهای نیرومند ساده اند که عملکرد معقولانه ای با حمایت الکترونیک های ساده مرتبط دارند. اکسید مواد حجمی خواص الکتریکی داشته که در وجود گازهای تقلیل یافته همچون الکل گوگرد دار متیل و(CH3SH) و الکل متیل  (C2H5OH)   تغییر ایجاد می کند. زمانی که کریستال مواد اکسید همچون SnO2 گرمایی در درجه بالایی قطعی در هوا است، اکسیژن در سطح کریستال و پتانسیل سطحی جذب می شود شکلی است که جریان الکترونی را نمایش می دهد. سطح زمانی که در معرض گازهای تقلیل پذیرند، تقلیل های پتانسیلی سطح و افزایش سنجش رسانایی می باشد. ارتباط بین تقلیل الکترونی پوسته و تمرکز گاز تقلیل یلفته با معادله تجربی در ادامه آمده توصیف می شود:
Rs=  A[C]   −α       (17.1)

Rs تقلیل الکتریکی سنسور است، A خاص ثابتی برای رقابت پوسته است، C تمرکز گازی و α  شیب مشخصه  منحنی Rs برای مواد وگاز تحمیلی است. ضریب مقاومت ابزارهای مواد اکسیدی همچون یک عملکرد وجود گازهای تقلیلی و همچون ، ضرورت مدار الکترنیکی  اضافه شده به عملیات است.
آرایش عادی برای طراحی سنسور بعنوان پایه ای در مدار بریج وستون است بنابراین تقلیل تغییری را می توان بعنوان عدم تعادل عبور مشاهده شده افت پتانسیلی مدار پلی کشف کرد(شکل . A 17.4). ترموسترهماهنگی درجه منفی (NTC) ( سنسور درجه ای ؛ فصل 16 را ببینید) با مقاومت موازی خطی ضرورتی برای  تعدیل نکته تعادلی پلی مطابق با درجه سنسوری  می باشد. برای اینکه عملکردهای سنسور بعنوان کاهش ارزش کلی با انواع گازها  و تمرکز گازی کنترل می شود، عبور افت ولتاژ تناسبی برای تقلیل آن و ترسیم افت ولتاژ در برابر تمرکز گازی ثبت شده است. سیگنال پاسخی از سنسورها زمانی که ترسیمی از چارت های لگاریتمی است خطی می شود(شکل B 17.4  ). شیب ها و افست های تولیدی منحنی با گازهای تقلیلی مختلف به آنها اجازه می دهد تا از هر نوع دیگری و واجد شرایطی با دامنه های تمرکزی قطعی در جایی که منحنی ها همپوشی ندارند متمایز شود. (3) بطور اختیاری، دامنه تغییر برق رسانایی در گازهای تفکیکی و تمرکزاتی استفاده می شود(4). برق رسانایی حجم می تواند رانشی برای این ابزارها باشد ، اما دامنه تغییر برق رسانایی زمانی که با ضربه ورودی رانده می شود قابل تجدید و ثابت است.
 



شکل .17.4. مدار بریج ویستون(A)  . SnO2 و پاسخ آن برای گازهای  مختلف (B).
 



شکل .17.5 ساخت FET مایع شیمیایی و ارتباط الکتریکی
17.4.2.    ChemFET
یک ChemFET ترانزیستور اف ای تی شیمیایی است که شامل پوشش گازی انتخابی یا سری از پوشش های بین گیت ترازیستور و تحلیل است(شکل. 17.5). این عنصر شیمیایی ابزاری یه یک درون داد کنترلی ارائه می دهد که مناسب  انتقال منبع جریان داد در ارتباط با انواع شیمیایی متفاوت ( گازها و ماعات) و تفکیک عرضه ای انواع است. ChemFET را می توان برای کشف  H2 در هوا ، O2 را در خون، برخی گازهای عصبی ارتش،, NH3 CO2 و گازهای منفرجه استفاده کرد(5).
همچنین مطابق آیین FET ، chemFET ساختی برای اسفاده از تکنیک های نازک پوسته و بکارگیری معمول  یک بدنه سیلیکون نوع p با دو نواحی انتشار سیلیکون نوع n (منبع و جریان ) می باشد. این سیستم سه گانه پوششی با جدائی لایه نارسانا ی دی اکسید سیلیکون یک الکترود گیت مواد نهایی بالایی و بین منبع و جریان است. درگیری های عملکردی کاربرد ولتاژ، مثبت با احترام به سلیکون نسبت به الکترود گیت است. الکترون ها جذب سطح شکل نیمه رسانایی کانال عملکردی بین منبع و جریان نواحی n (6) می شود.
در حقیقت، chemFET رسانا(مقاومت) کنترلی شیمیایی است. رسانایی chemFET با امپلی فایرهای تفکیکی سنجیده می شود و با ولتاژ برون دادی e ارائه می شود، جریان درمدار با پوشش دهنده/N  با مقاومت مرجعی  R سنجیده می شود. chemFET ها ی هیدروژن گاز حسی در یک پوسته پلادیوم / نیکل (Pd/Ni) بعنوان گیت استفاده می شود. (7) بهبود، ثبات، استفاده chemFET ها برای بکارگیری حس مایع یک نقره/ پل هیدروژن کلریدی نقره بین دی اکسید سیلیکون (SiO2) و غشا< انتخابی که جداکننده گیت از تحلیل است .غشاء انتخابی  پلی کلریید وینیرال معمول(PVC),  پلیی یورتان ، لاستیک سیلیکون یا پلیستریل است. برای  چم فیت یون انتخابی گیت با یا روکشی با الکترولیت انتخاب شیمیایی یا سایر مواد نیمه رسانا جایگزین می شود. اگر مواد یون حسی یون رخنه پذیری است پس ابزار ممفیت نامیده می شود و اگر غشا یون غیر رخنه پذیری است سورفت نامیده می شود. تغییرات مواد  گیت شیمیایی انتخابی پتانسیلی در شروع ابزار برای هدایت است بنابراین نشانگر ارائه انواع شیمیایی حاص می باشد. ابزارها بطور ذاتی کوچک و کم در مصرف قدرت می باشد. اندود گیتی برای چمفیت می تواند غشا آنزیمی  (ENFET) یا غشاهای یون انتخابی (ISFET). می باشد. تولید غشاء یون انتخابی یک سنسور شیمیایی  و غشاء آنزیمی  می تواند بیانگر سنسور زیستی شیمیایی باشد. غشاء آنزیمی از پلنیاموم (PANIE) ساخته شده است و خودش استفاده پروسه الکترشیمیایی ولتومتریک برای تولید این نیمه رسانای  ارگانیک است.
17.4.3 سنسورهای الکتروشیمیایی
سنسورهای الکتروشیمیایی  چند بعدی است و بتر از هر سنسور شیمیایی دیگر توسعه یافته است. بستگی به حالت عملکردی دارد، آنها در سنسورهایی که ولتاژ سنجشی است (پتانسیل سنجشی) جدا شده است، آنهایی که جریان الکتریکی (آمپرومتریک) را می سنجد و آنهایی که تکیه بر سنجش رسانایی یا ضریب مقاومتی می باشد( رسانایی سنجی). در تمامی این روش ها ، الکترودهای خاص استفاده شده اند درجایی که نه تنها تعامل شیمیایی جا گرفته بلکه انتقال شارژ هم با تعامل مدوله شده است.  یک نقش اساسی سنسور الکتروشیمیایی این است که ضرورت مدار بسته است: یعنی اینکه ،  جریان الکتریکی (نه تنها ac بلکه dc) باید جریان قابلی برای سنجش باشد. برای اینکه ضرورت اساسی شارجریان الکتریکی  لپ بسته است، سنسور در نهایت به دو الکترود نیاز دارد، یکی از آنها که الکترود برگشتی نامیده می شود. این باید گفته شود، هرچند حتی اگر در سنسورها پتانسیل سنجی ، نه در شار جریان که ضرورتی برای سنجش ولتاژ است، لپ  هنوز باید برای سنجش ولتاژ بسته شود. الکترودها در این سیستم های حسی اغلب از مواد کاتالیکی همچون پلتونیوم یا پالادیوم  ساخته شده باشد یا آنها از مواد کربن روکشی باشد. الکترودها برای داشتن حوزه سطح وسیع برای تعامل با همچون آنالیت ممکن، تولید یک سنجی بزرگتری طراحی شده است.   الکترودها  می تواند تعاملی(تعیینی) برای بهبود سرعت تعامل آنها و بسط  دهانه های استخراجی باشد.الکترود استخراجی (WE) درجایی که تعاملات شیمیایی هدف جا گرفته اند( شکل. 17.6). یک الکتریکی با احترام به شمارشگر یا الکترود کمکی (AE) که برای کاتالیک خواسته نشده و در موردی که سیستم ها سه الکتردی اند سنجیده می شود، الکترد منبع سومی (RE) برای سنجش و تصحیح برای عمومی سازی پتانسیل های الکتروشیمیایی با هر الکترودی و الکترولیتی بکار برده می شود. عملیات بهبود الکترود سوم با تصحیح برای معرفی خطا با یک پلاریزاسیون باتری از الکترد استخراجی می باشد. سنسورهای الکترو سیمیایی جدی
 


شکل .17.6 مجموعه الکترود الکتروشیمیای سنسور
مجموعه الکتردهای صفحه چاپ شده ضخیم پوسته برای تولید ساده تر و قویتر می باشد. الکترولیت مدیومی است که یون های مصرفی شارژ را بجای الکترون ها حمل می کند. این محدودیت مستقیم تعاملی است که جا گذاری شده و مرحله اول انتخاب وامی برای سنسور الکترو شیمیایی می باشد. فرم سنسور با این مجموعه از الکترودها و الکترولیت ها سلول الکتروشیمیایی نامیده می شود و ممکن است در چندین راه وابسته بر مشخصه الکتریکی عمل کند(  مقاومت، پتانسیل ، جریان ، ظرفیت و غره)مشاهده شده است. سنجش های جامعتری برای استفاده فرم های مختلفی از بحث ولتمتری بعدی در این بخش بکار گرفته شده است.
سنسور الکتروشیمیایی مایع ساده (سلول) با پوشش الکترودهای دوگانه در حل الکترولیت استفاده می شود. آنالیت گاز می تواند همچون تعامل CO در الکترود استخراجی و تولید CO2 و الکترون های آزاد مصرف شود. شارژ و حمل انواع شارژ برای سایر الکترودها( شمارشگر) در جایی که با وجود اکسیژن آب تولید می شود بکار گرفته شود. پوشش تعاملی CO  تا CO2، بشرط اینکه الکترودها در مجموعه ها با مقاومت و مقاومت عبور افت پتانسیل سنجیده می شود ارتباط داشته باشد، تناسبی برای شار جریان خواهد بود. آن ایجاد عملیات ارائه گاز آنالیتی است.
17.4.4 سنسورهای پتانسیل سنجی
این سنسورها برای تاثیر تمرکز در ترازمندی واکنش اکسایش- کاهش اتفاق افتاده در تداخل الکترود الکترولیت در سلول الکتروشیمیایی استفاده می شود.
پتانسیل الکتریکی در این تداخل در نتیجه واکنش اکسایش- کاهش که در سطح الکترود جا می گیرد در جایی که Ox مشخص کننده اکسیدان و  تولید کاهشی رد را توسعه می دهد(8):
Ox+Ze=Red.                             (17.2)
این تعامل در یکی از الکترودها اتفاق می افتد(واکنش منفی در این مورد) و واکنش نیمه سلولی نامیده می شود. تحت شرایط ثابت مشابه ترمودینامیک، معادله نرنست قابل اجرا و عملی است همچون:
   
(17.3)    R*)    C    /    Co*    E =E0 +(RT/nF)ln(

CO* و CR* تمرکزات Ox رد هستند، بترتیب، n تعداد انتقالی الکترون و Eo پتانسیل الکترونی در حالت استاندارد است. در سنسور پتانسیل سنجی ، تعاملات نیمه سلولی دوگانه  در یک زمان در هر الکترودی جا گرفته اند.
هرچند، تنها یکی از تعاملات باید درگیر انواع حسی قابل توجه شود؛ تعامل نیمه سلولی دیگر برگشت پذیر با مزیت ، عدم تداخلی ، و شناخته شده است. سنجش پتانسیل سلولی سنسور پتانسیل سنجی باید تحت جریان صفر یا شرایط  ثابت مشابه  ایجاد شود ، بنابراین ، امپلی فایر زیاد مقاوت ظاهری اولیه ( که الکترون سنجی نامیده می شود)در کل ضروری است. دو نوع تداخل الکترو شیمیایی از لحاظ انتقال شارژ وجود دارد. قطبیده مطلوب (ظرفیت کامل) و عدم قطبیده می باشد. برخی موادها ( مثال. Hg.Au.Pt) در تعامل با راه حل ها شامل تنها الکترولیت بی اثر می باشد. (مثال. H2SO4)رویکرد رفتاری تداخل قطبیده مطلوب می شود. با اینحال، حتی در این موارد، وجود مقاومت انتقال شارژ کراندار در هر تداخلی و عبور رخنه شارژی مازاد با ثابت زمانی با تولید ظرفیت دو لایه ای و مقاومت انتقال شارژ عملی است τ =RctCdl).).
در غشاء یون انتخابی جزء کلیدی تمام سنسورهای یونی پتانسیل سنجی است. احراز مرجعی با پاسخ سنسوری است که یون قابل قبول در ارائه جزئیات یونیک  سایر متغیرها در نمونه را شامل می شود. یک فرم غشاء یون انتخابی  تداخل عدم قطبیده با راه حل است. غشاء  با عملکرد بهتر (مثال. یکی که ثابت، قابل تکثیر، مصون برای  جذب سطحی و تاثیر تحرک و همچنین انتخابی باشد) مطلق بالا و چگالی جریان تبادلی مرتبط را دارد.
17.4.5 سنسورهای رسانایی جریانی
شارژسنجش سنسور برق رسانایی الکترو شیمیایی در برق رسانایی الکترولیت در سلول الکتروشیمیایی است. سنسور الکترو شیمیایی درگیر نتیجه ناگذرائی ظرفیت از پلاریزاسیون الکترودها و القائی یا پروسه شارژ انتقالی است. در راه حل الکترولیت همگن، رسانایی الکترولیت ، G(Ω-1) ، نسبت معکوسی برای L ، که بخشی از راه حل در طول زمینه الکتریکی است، و نسبت مستقیم A،که  عمود حوزه برای زمینه الکتریک عبور جزئی است(g):

    (17.4)    L     ρA/    G=
P(Ω-1CM-1) برق رسانایی خاص الکترولیت و مقدار مرتبط برای تمرکز و اندازه شارژهای انواع یون می باشد.
رسانایی هم ارز راه حل در هر تمرکزی، C مول/L یا هر واحد مناسب بدست می آید با

^=^0-ßC0.5.                                       (17.5)
 β  مشخصه الکترولیت و ^0 رسانایی هم ارز الکترولیت در رقت بینهایت است. تکنیک های سنجشی رسانایی الکترولیت با سنسور رسانایی الکتروشیمیایی اساسا در همان سال ها حفظ شده است. معمولا ، بریج ویت استون( شبیه شکل 17.4) با سلول الکترو شیمیایی ( سنسور) یک فرمی از نیروی مقاومت بریج استفاده می شود. هرچند، سنجش برعکس رسانایی  جامد ، سنجش رسانایی الکترولیت اغلب با پلاریزاسیون الکتروها در ولتاژ عملکردی  پیچیده است. القا یا پروسه شارژ انتقالی در سطح الکترود اتفاق می افتد. بنابراین، سنسور رسانایی باید در ولتاژ جایی که پروسه القایی اتفاق نمی افتد عملی شود. مطابقت مهم دیگری شکل بندی مجاور لایه دوبل برای هر الکترودی زمانی که پتانسیل تحمیل می شود به سلول وجود دارد. این با اصطلاح مقاومت وارباق توصیف می شود. ازاینرو، حتی در نبود پروسه القائی ، ضروری است تا تاثیرمطابقت لایه های دوبل درطول سنجش رسانایی است. تاثیر پروسه القایی می تواند با حفظ ثابت سلولی بالا L/A سنسور كم مي شوى بنابراين وضع مقاومت سلولي ىر ناحيه بين 1و 50 Ω است. این مفهوم برای ناحیه سطحی الکترود کوچک و فاصله داخلی الکترود بزرگ استفاده می شود.این، هرچند، کاهش حسی بریج ویستون است. اغلب راه حل در استفاده از پیکربندی  چند الکترودی استفاده می شود. هردوی تاثیرات لایه های دوبل و پروسه  القایی که می تواند با استفاده از جریان متغییر کم دامنه  کاهش یابد. تکنیک بهتر دیگری برای  تعادل ظرفیت و مقاومت  سلول با ارتباط  خازن گردان در موازی با مقاومت مجاور ناحیه بریجی برای سلول است.
17.4.6 سنسورهای امپر سنجی
مثالی از امپرسنجی سنسور شیمیایی سنسور اکسیژنی کلارک است که در 1956 منتشر شد(10.11). اصول عملکردی الکترود مبنایی بر استفاده از محتوی راه حل الکترولیت با ساخت الکترود  برای اکسیژن انتقالی از غشاء تراوا اکسیژنی برای  کاتد مواد می باشد. رشد جریان کاتد از دو مرحله ، پروسه اکسیژن کاهشی که  بعنوان  ارائه می شود:

O2 +2H2O+2e-→H2O2+2OH-
    (17.6)
        H2O2 +2e-→2OH-
شکل 17.7 نمایش غشا یی است که عبور گسترده ای  صفحه الکترودی است، به اکسیژن اجازه می دهد تا از لایه الکترولیت ضعیف برای کاتد منتشر شود.اند و کاتد هر دو شامل با ساخت سنسور و عدم تماس الکتریکی با ساخت نمونه خارجی می باشد. مدل منتشری  مرتبه اول الکترود کلارک در شکل 17.7B(11) تشریح شده است. سیستم غشا الکترولیت الکترود مطابقت می کند با

.
 


شکل.17.7 الکترود (A و مدل ابعادی یک مرتبه اول (B) پخش امتداد اکسیژن از سیستم می باشد.( پذیرفته شده از Ref (11)).برای عملی همچون سیستم  انتشار ابعاد یک با فشار نسبی در تساوی سطح غشائی برای فشار نسبی  تعادل p0 می باشد و اینکه در تساوی کاتد با صفر قرار دارد. می توان در جریان الکترودی  حالت دائم تعریف شده نشان داد


    I ≈(4FamDmp0/ xm)    (17.7)


A ناحیه الکترودی است،am قابلیت حل اکسیژن در غشاء است، F ثابت فارادی است ، Dm ثابت انتشاری است و xm ضخامت غشاء است. باید ذکر شود که جریان مستقل از ضعف الکترولیت و خواص انتشار است. غشاء A Teflon® بعنوان پوسته اکسیژن نفوذی استفاده می شود.ممکن است حس سنسوری را بعنوان سرعت جریان برای فشار نسبی اکسیژن تعریف کنیم:

    S = (I / p0)     (17.8)

برای مثال، اگر غشاء 25(ضخامت m و ناحیه کاتدی 2×10−6 cm2) باشد پس حساسیت تقریبا 10−12 A/mm Hg می باشد.
یک سنسور آمپرسنجی نوع مبهم با یک توانایی سنسوری سنجش معلول کاستی اکسیژن مرتبط ساخته می شود که  با تعامل مبهم بوسیله الکترودهای اکسیژنی کلارک دوگانه استفاده می شود. اصول عملکردی سنسور در شکل 17.8 نشان داده شده است. سنسور شامل دو الکترود اکسیژنی تعیینی در جایی که (A روکشی با لایه اکسیدی فعال و سایر (B) با لایه مبهم غیرفعال پوشش داده شده است. مثالی از درخواست سنسور گلوکز است، در جایی که  غیرفعالی نه تنها بطور شیمیایی بوسیله اشعه بلکه  از نظر گرمایی انجام شود. سنسور محفوظی در یک حامل پلاستیکی با حمایت لوله های هم محور گازی دوکاتد Pt  و یک آند Ag باشد. در نبود تعامل مبهم ، جریان اکسیژن برای این الکترودها است، بنابراین جریانات انتشار محدود تقریبا مساوی با یکی دیگر است. زمانی که گلوکز در راه حل و تعامل مبهم جا گرفته ارائه شود، مقدار دستیابی به اکسیژن سطح الکترود فعال توسط مقدار مصرفی با تعامل مبهم کاهش می یابد که نتایجی در عدم تعادل جریان دارد. 


 


شکل. 17.8. طرح ساده ای از سنسور اکسیژنی کلارک آمپر سنجی پذیرفته شده برای آشکارسازی کلوکز.

 




شکل .17.9. سنسور ریز گازی الکترو کاتالیک در لایه سرامیکی ساختگی یک عنصر گرمایی دارد و سنسور درجه ای مقاومتی (RTD) بر يك  طرف و الکترولیت جامد ضخیم پوسته در طرف دیگر دارد.
17.4.7 سنسورهای گازی  تحریک کننده افزایشی
سنسورهای گازی تحریک کننده افزایشی ابزار آزمایشی هستند که برای تکنیک های سنجشی فعال دوبل با سلول های الکترو شیمیایی ساده بطور مساعد می باشد(12). سلول های الکترو شیمیایی  ساخت پوسته های سرامیک فلزی است و محیط تعاملی برای پتانسیل سنجی و سنجش های آمپر سنجی را بهبود می بخشد. این سنسورها برای تطبیق تصویبی  پاسخ های طیف گستر و تعیین دامنه گسترده ای از گازها عرضه می شود. ابزارهای تحریک کننده افزایشی در ابزارهای تحریک کننده الکترو افزایی (الکترو اینهنس) و ابزارهای تحریک کننده تصویر افزایی(فوتو اینهنس) جدا می شوند.                                                  ابزارهای الکترو افزایی سلول الکترو شیمیایی تحریک کننده جامد ضخیم پوسته (شکل 17.9) بکاربرده می شود. سلول برای استفاده از صفحه چاپی/ تکنیک های اشتعال برای تولید مواد سندویچ سرامیک فلزی(  سرمتها) در یک 625-mµ -لايه اكسیدی آلومنیوم ضخیم (AI2O3) ساخته مي شود. سنجش الکترود مرجع پایین تقریبا 15

   
1.   ابتدا مخلف حرکت و سپس موفق حرکت : جلو انداختن توپ

۲٫   R1 R2 L1 با هم در یک زمان : تمارز

۳٫   ابتدا مخالف و سپس موافق به همراه بالا یا پایین : دریبل

۴٫   هم زمان R1 با بالا : دریبل پشت پا

۵٫   موافق با یکی از جهات بالا یا پایین سپس موافق با بالا یا پایین : یه پا دو پا (توجه داشته باشید که برای زدن رمز ۵ جهت بالا یا پایین درقسمت اول با قسمت دوم رمز یکی نباشد یعنی اول با پایین و بعد با بالا یا برعکس)

۶٫   مخالف حرکت و سپس موافق با پایین یا بالا : لایی

۷٫   یک دور پرخش سریع جهت ها : دریبل زیدانی
 

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: