Skip to main content
SUPERVISOR
Vahid Ghafarinia
وحید غفاری نیا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Zarei
حسین زارعی محمودآبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
The ability to detect and analyze gaseous samples is required in many applications. Various types of gas sensors, including metal oxide sensors, have been developed for such applications. The usage of theses sensors in gas analysis applications is limited by their poor selectivity. Methods such as sensor arrays and temperature modulation are proposed to improve the selectivity of these sensors. In this project, we have tried to take advantage of both these methods simultaneously and the idea of an array with active temperature modulation has raised. Four main steps toward this idea were static and dynamic characterization of sensors, design of bias circuits for sensor array, regulation of circuits based on the results of experiments, and ultimately the extraction of the distinct information from the sensor array responses. The characterizations showed that the transient response of sensors, compared with the steady-state response, can provide more distinct information. Also, the results of the dynamic characterization of the sensors showed that in addition to the shape and amplitude, the rate of temperature modulation patterns also strongly influences the responses. Two array circuits were arranged consisting of three metal oxide gas sensors. The first circuit, with a feedback loop, leads to an active temperature modulation on the sensors. The odd number of sensors used in this circuit provides an oscillatory mode of operation. The amplitude and frequency of the oscillations are dependent on the gases in the environment. In the second proposed array, the bias circuit was arranged so that the step, pseudo-exponential, and pseudo-sinusoidal modulation patterns were spontaneously created in the array upon the exposure to the target gas. By transferring the responses from the time domain to the frequency domain and then reducing the dimensions of the responses, it was shown that the proposed arrays can successfully distinguish among target gases. Keywords: Gas detection, metal oxide gas sensor, sensor array, temperature modulation, self regulating operating point.
قابلیت آشکارسازی و تحلیل گاز در کاربردهای زیادی مورد نیاز است. انواع مختلفی از حسگرهای گاز از جمله حسگرهای اکسید فلزی برای چنین کاربردهایی توسعه داده شده‌اند. انتخاب‌گری نه چندان مناسب این حسگرها کاربرد آن‌ها را در تحلیل گاز محدود کرده است. روش‌هایی مانند آرایه حسگر و مدولاسیون دمایی برای بهبود انتخاب­گری پیشنهاد شده‌اند. در این پروژه سعی شده است تا از مزایای هر دو روش بهره گرفته شود و ایده‌ آرایه حسگر با مدولاسیون دمایی فعال مطرح شده است. انجام این کار مستلزم مشخصه‌یابی پویا و مانای حسگرها، طراحی مدار بایاس آرایه، تنظیم مدار بر اساس نتایج آزمایش‌ها و در نهایت استخراج اطلاعات متمایزکننده از پاسخ حسگرها بوده است. مشخصه‌یابی‌های انجام شده نشان دادند که بررسی پاسخ گذرای حسگرها نسبت به پاسخ ماندگار می‌تواند اطلاعات متمایزکننده بیشتری در اختیار بگذارد. هم‌چنین نتایج مشخصه‌یابی‌های پویای حسگر نشان داد که علاوه بر شکل و دامنه، سرعت الگوی دمایی نیز به شدت بر روی پاسخ‌ها تاثیرگذار است. دو مدار آرایه متشکل از سه حسگر اکسید فلزی برای کاربرد تشخیص گاز معرفی شدند. مدار اول با قرار دادن حسگرها در یک حلقه بازخورد منجر به ایجاد یک فرایند مدولاسیون دمایی فعال بر روی حسگرهای آرایه می‌شود. تعداد فرد حسگرهای به کار رفته در این مدار منجر به رفتاری مشابه با یک نوسان‌گر شده است. دامنه و فرکانس نوسان‌های ایجاد شده وابسته به گازهای موجود در محیط است. در آرایه پیشنهادی دوم، مدار بایاس به گونه‌ای تنظیم شد که الگوهای مدولاسیون پله، شبه‌نمایی و شبه‌سینوسی به طور خودبه‌خودی و هم‌زمان با ورود گاز به محیط، در آرایه ایجاد شود. با انتقال پاسخ‌ها از حوزه زمان به فرکانس و سپس کاهش ابعاد پاسخ‌ها، نشان داده شد که آرایه‌های پیشنهادی توانسته‌اند بین گازهای هدف با موفقیت تمایز ایجاد کنند. کلمات کلیدی : تشخیص گاز، حسگر گاز اکسید فلزی، آرایه حسگر، مدولاسیون دمایی، نقطه‌کار خودتنظیم‌شونده.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی