Tóm tắt Luận án tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu xây dựng hệ cảm biến góc nghiêng dựa trên cấu trúc kiểu tụ điện

Mục đích của luận án nhằm nghiên cứu xây dựng được hệ cảm biến góc nghiêng dựa trên các kênh chất lỏng và cấu trúc kiểu tụ điện. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các cấu trúc cảm biến góc nghiêng dựa trên các kênh chất lỏng và cảm biến điện dung. Xây dựng mạch điện đo điện dung thay đổi của tụ điện (ΔC) cỡ fF (femtô Fara = 10-15 F). Xây dựng hệ thống đánh giá, khảo sát hoạt động của cảm biến góc nghiêng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu xây dựng hệ cảm biến góc nghiêng dựa trên cấu trúc kiểu tụ điệnBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ĐẶNG ĐÌNH TIỆP NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ CẢM BIẾN GÓC NGHIÊNG DỰA TRÊN CẤU TRÖC KIỂU TỤ ĐIỆN Chuyên ngành: VẬT LÝ VÔ TUYẾN VÀ ĐIỆN TỬ Mã số: 62 44 01 05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội-2017 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠIVIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÕNG Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS Chử Đức Trình 2. TS. Bùi Ngọc Mỹ Phản biện 1: GS.TS Bạch Gia Dương Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Phản biện 2:PGS.TS Nguyễn Quốc Trung Đại học Bách khoa Hà Nội Phản biện 3: PGS.TS Đỗ Quốc Trinh Học viện Kỹ thuật quân sự Luận án sẽ được bảo vệ tại hội đồng chấm luận án tiến sĩ và họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự vào hồi .....giờ, ngày.... tháng.....năm ..... Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của luận án: Từ lâu các cảm biến (sensor) đượcsử dụng như những bộ phận để cảm nhận và phát hiện, nhưng chỉ từ vàiba chục năm trở lại đây chúng mới thể hiện vai trò quan trọng trong kỹthuật và công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực đo lường, kiểm tra vàđiều khiển tự động. Nhờ các tiến bộ của khoa học và công nghệ tronglĩnh vực vật liệu, thiết bị điện tử và tin học, các cảm biến đã được giảmthiểu về kích thước, cải thiện về tính năng và ngày càng mở rộng phạmvi ứng dụng. Hiện nay, các cảm biến có mặt trong hầu hết các thiết bịđiện tử từ các thiết bị dân dụng đến các khí tài quân sự. Chúng có mặttrong các thiết bị di động, hệ thống điều khiển tự động, người máy,kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng, chống ô nhiễm môitrường, phát hiện an ninh và đặc biệt gần đây là trong các hệ thống nhàthông minh (smart home). Cảm biến cũng được ứng dụng rộng rãi tronglĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thựcphẩm, sản xuất ô tô… Cảm biến góc nghiêng kiểu điện dung chất lỏng đã được pháttriển mạnh mẽ trong những năm gần đây, do những ưu điểm vượt trộivà tính mới của nó. Cảm biến góc nghiêng kiểu tụ điện hai pha lỏng khícó ưu điểm dễ chế tạo và có thể dễ dàng thương mại hóa với giá thànhrẻ, bên cạnh đó với cấu trúc lỏng nên chúng có ưu điểm là độ chốngrung tốt so với các loại cảm biến vi cơ có cấu trúc thanh dầm thườngphức tạp trong xử lý tín hiệu (chất lỏng có tính chất triệt tiêu dao động)[61], [62]. Cấu trúc cảm biến góc nghiêng kiểu tụ điện hai pha lỏng –khí có thể áp dụng trong việc đo thăng bằng ở các thiết bị máy móc haytrong xây dựng cần có độ chính xác cao. Với cấu trúc đo góc nghiênghai chiều có thể áp dụng trong các lĩnh vực tự như động hóa, điều khiển.Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ cảm biến gócnghiêng dựa trên cấu trúc kiểu tụ điện” với mục tiêu và nội dung nhưtrình bày sau đây. Mục đích của luận án: Nghiên cứu xây dựng được hệ cảm biếngóc nghiêng dựa trên các kênh chất lỏng và cấu trúc kiểu tụ điện. Nội dung nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu thiết kế, chế tạocác cấu trúc cảm biến góc nghiêng dựa trên các kênh chất lỏng và cảmbiến điện dung. Xây dựng mạch điện đo điện dung thay đổi của tụ điện(ΔC) cỡ fF (femtô Fara = 10-15 F). Xây dựng hệ thống đánh giá, khảosát hoạt động của cảm biến góc nghiêng. Đối tượng nghiên cứu của luận án: Đề tài luận án này tập trungnghiên cứu, xây dựng được hệ cảm biến góc nghiêng và bước đầu ứng 2dụng cảm biến góc nghiêng dựa trên nguyên lý tụ điện. Các cấu trúccảm biến được nghiên cứu, xây dựng, đo đạc và khảo sát từ các bước cơbản nhất. Nguyên lý hoạt động của cấu trúc được phân tích dựa trêncông cụ tính toán giải tích và mô hình hoá mô phỏng phần tử hữu hạn. Phương pháp nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu sinh dùngphương pháp nghiên cứu tổng quan về cảm biến đo góc nghiêng nóichung và cảm biến đo góc nghiêng theo nguyên lý điện dung nói riêng,từ đó đưa ra được cấu trúc của cảm biến góc nghiêng được đề xuấttrong luận án. Ý nghĩa khoa học của luận án: Thực hiện mô phỏng, tính toántrên máy tính về thiết kế, chế tạo hệ thống cảm biến vi chất lỏng dựatrên cấu trúc kiểu tụ điện. - Đề xuất được cấu trúc cảm biến đo góc nghiêng một chiềutheo kiểu tụ điện điện môi hai pha lỏng khí có dạng 3 điện cực songsong ôm ống chứa chất lỏng và không khí, dải hoạt động tuyến tínhtrong dải từ 00 đến ±500. Trong khoảng từ 00 đến 250, điện áp lối ra thayđổi từ 0 ÷1,09 V, độ nhạy của cảm biến trong dải này đạt giá trị 44mV/độ. Giá trị điện áp ra thay đổi từ 0 đến khoảng 1,09 V. Độ nhạy củacảm biến trong dải này đạt giá trị 44 mV/độ. Độ phân giải của cảm biếnđạt được ±0,5. - Đề xuất được cấu trúc cảm biến đo góc nghiêng hai chiều theonguyên lý điện dung sử dụng điện môi hai pha lỏng khí. Độ nhạy củacảm biến đạt được giá trị 16,5 mV/độ, trong dải đo từ -500 đến +500, saisố điện áp đo được ở mức ±10 mV, do đó sai số phép đo đạt đượckhoảng ±0,350. Đối với trục y, vùng hoạt động tuyến tính của cảm biếnchạy từ -120 đến +120. Độ nhạy và độ phân giải của cảm biến trong trụcy đạt được lần lượt là 57mV/độ và 0,150. Ý nghĩa thực tiễn của luận án: Cấu trúc cảm biến góc nghiêngđược đề xuất trong luận án này hoàn toàn có thể đưa vào ứng dụngtrong một số trang thiết bị quân sự và dân sự. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN GÓC NGHIÊNG1.1 Tổng quan về các loại cảm biến góc nghiêng Cảm biến góc nghiêng đã được nghiên cứu và phát triển áp dụngtrong rất nhiều ứng dụng khác nhau [1], [2]. Có nhiều nguyên lý để thiếtkế cảm biến góc nghiêng như loại cảm biến góc ngh ...