Sisteme de Masurare. Senzori și Traductoare

Evoluţia din ultimul timp a electronicii şi a circuitelor integrate a oferit noi posibilităţi pentru multe aplicaţii practice şi a condus la noi descoperiri în domeniul senzorilor.

Au apărut noi materiale şi noi principii de realizare,

Senzorii devin din ce în ce mai performanţi,

Condiţionerul şi senzorul sunt integraţi împreună în aceeaşi componentă,

Dimensiunile miniaturale au devenit ceva obişnuit.

În asociere cu un DSP specific şi adesea cu un servomecanism, se obţine un traductor inteligent ce poate fi utilizat direct în sistemele distribuite de măsurare.

Direcţiile principale de dezvoltare în domeniul senzorilor sunt următoarele:

mărirea preciziei, a fineţei senzorilor şi a interşanjabilităţii acestora;

au apărut noi semiconductoare, aliaje speciale, ceramici şi polimeri,

principii noi pentru senzori prin folosirea tehnologiilor straturilor subţiri sau a straturilor groase şi în general tehnicile microelectronicii şi ale optoelectronicii,

se foloseşte microinformatica utilizându-se toate resursele moderne de procesare a semnalelor,

pentru a concepe noi senzori, se utilizează posibilităţile oferite de calculator: proiectare asistată, modelarea şi simularea prealabilă;

noile domenii de investigare ştiinţifică şi de dezvoltare tehnologică creează noi necesităţi în special în medicină, în protecţia mediului, în domeniul automobilelor, al biochimiei şi al chimiei organice fine

domeniul microelecronicii însuşi necesită pentru dezvoltarea proprie, mijloace de control din ce în ce mai sofisticate

implementarea de reţele industriale impune dezvoltarea traductoarelor inteligente a căror interoperabilitate şi mentenabilitate sunt mult sporite

Se pot distinge câteva tehnologii noi utilizate pentru realizarea de noi senzori:

senzori ce utilizează tehnologia siliciului microprelucrat;

tehnologia senzorilor cu straturi subţiri (thin-film);

tehnologia senzorilor bazaţi pe straturi groase (thick-film);

tehnologia senzorilor cu fibre optice.

Exploatarea masivă a tehnicilor microelectronicii permite realizarea pe o bucată de siliciu a unor senzori noi, de dimensiuni foarte mici, ce pot fi realizaţi în serie mare, în producţie de masă, la un preţ scăzut, cu caracteristici reproductibile.

Permit integrarea pe acelaşi cristal a circuitelor electronice necesare,

Proprietăţile mecanice ale siliciului (Si) sunt foarte favorabile. El are:

o rezistenţă la efort mai mare ca oţelul (7.109N/m2 faţă de 4.109N/m2)

modul de elasticitate foarte asemănător (1,9.1011N/cm2 faţă de 2,1.1011N/cm2)

densitatea mai mică decât aluminiu (2,3g/cm3 faţă de 2,7g/cm3)

conductivitate termică mai ridicată decât a oţelului (1,57W/cmoC faţă de 0,97W /cmoC).

Aceste tehnologii permit integrarea unor funcţii noi, care astfel ar necesita circuite electronice anexe.

Procedeele tehnologice utilizate pentru microprelucrarea siliciului, ca nanolitografierea sau depunerea de straturi de Si anizotrop pe cristal, permit realizarea de dimensiuni spaţiale de ordinul a 0,011m.