Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển hệ thống cảm biến điện dung ứng dụng phát hiện độ nghiêng và vi hạt

Luận án nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống cảm biến điện dung với những mục đích: Phát hiện độ nghiêng và phát hiện vi hạt trong kênh vi lỏng. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung luận án này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển hệ thống cảm biến điện dung ứng dụng phát hiện độ nghiêng và vi hạt BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGNGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN ĐỘ NGHIÊNG VÀ VI HẠT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Hà Nội - 2020 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan dưới đây là luận án tốt nghiệp của riêng tôi, dưới sự hướngdẫn của GS.TS. Nguyễn Bình – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông.Tất cả những kết quả và số liệu trong luận án này là trung thực và có được từnhững nghiên cứu mà tôi và nhóm nghiên cứu của tôi đã thực hiện trong quátrình làm luận án. Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2020 Nghiên cứu sinh Trần Thị Thúy Hà iii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án : Nghiên cứu phát triển hệ thốngcảm biến điện dung ứng dụng phát hiện độ nghiêng và vi hạt, Tôi đãnhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của Ban lãnh đạo Học viện Côngnghệ Bưu chính Viễn thông, Khoa Đào tạo sau Đại học - Học viện Công nghệBưu chính Viễn thông, Giảng viên, Bộ môn MEMS, Khoa Điện tử - Viễn thông,Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng cảmơn chân thành về sự giúp đỡ này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Bình, PhóGiáo sư, Tiến Sĩ Bùi Thanh Tùng - những người đã tận tình hướng dẫn để tôicó thể hoàn thành luận án này. Đồng thời, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chânthành tới nhóm nghiên cứu của tôi đã đồng hành và hỗ trợ tôi trong quá trìnhnghiên cứu. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các đồng nghiệp trong khoaKỹ thuật Điện tử 1, Học viện Công Nghệ Bưu chính Viễn thông, cũng như cácđồng nghiệp ở khoa Điện tử-Viễn thông, Đại học Công Nghệ, Đại Học Quốc GiaHà Nội đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình làm luận án. Nhân dịp này, Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạnbè đã luôn bên cạnh, cổ vũ, động viên, giúp đỡ Tôi trong suốt quá trình thựchiện luận án tiến sĩ. Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2020 Nghiên cứu sinh iv LỜI MỞ ĐẦU Lý do nghiên cứu Ngày nay, hệ thống vi cơ điện tử được biết đến là một công cụ hữu ích trongnhiều lĩnh vực: công nghiệp, y học, sinh học... So với các kỹ thuật cảm biếnkhác, cảm biến dùng trong hệ thống vi cơ có độ nhạy cao, giám sát tại chỗ vàchi phí thấp. Công nghệ vi cơ điện tử là sự kết hợp, giao thoa của nhiều lĩnh vực, từ vậtlý cổ điển, cơ hóa-lỏng (chemistry—fluid mechanics), tĩnh điện, nhiệt động học,cơ học thống kê (statistical mechanics), sự đàn hồi đến vật lý polyme ... Ngoàira hệ thống vi cơ điện tử có kích thước rất nhỏ nên có thể loại bỏ được độ phituyến trong các hiện tượng vật lý. Cảm biến điện dung đang trở thành một công nghệ phổ biến để thay thế cácphương pháp phát hiện quang học và thiết kế cơ khí cho các ứng dụng như pháthiện cử chỉ, phát hiện đối tượng, phân tích vật liệu và cảm nhận mức chất lỏng.Những ưu điểm vượt trội của cảm biến điện dung so với các phương pháp pháthiện khác là nó có thể cảm nhận được nhiều loại vật liệu khác nhau (như: da,nhựa, kim loại, chất lỏng), nó có thể cảm nhận được đối tượng mà không cầntiếp xúc và không bị giới hạn kích thước, đồng thời nó có khả năng cảm nhậnvới một khoảng cách lớn, kích thước cảm biến nhỏ. Trong những thập kỷ qua đã ghi nhận được sự phát triển của hệ thống cảmbiến: nhiều nguyên mẫu của hệ thống được phát minh, sự phức tạp của thiết bị,kỹ thuật chế tạo và cảm biến đã được phát triển hoặc cải thiện. Tuy nhiên, cảmbiến điện dung sử dụng công nghệ vi cơ điện tử vẫn còn trong giai đoạn hìnhthành và phát triển, do vậy, vẫn còn nhiều cơ hội để áp dụng cho nhiều lĩnh vựcví dụ như phát hiện độ nghiêng hay phát hiện vi hạt trong kênh vi lỏng... Mục đích nghiên cứu Luận án nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống cảm biến điện dung vớinhững mục đích: ˆ Phát hiện độ nghiêng ˆ Phát hiện vi hạt trong kênh vi lỏng Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Luận án nghiên cứu, xây dựng và thiết kế cảm biến điện dung vi sai khôngtiếp xúc cho ứng dụng đo độ nghiêng và phát hiện đối tượng trong kênh vi lỏng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu Ý nghĩa khoa học của luận án mà nghiên cứu sinh hướng tới là xây dựng,thiết kế và chế tạo cảm biến điện dung vi sai dùng ...