xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

κατασκευή της. Η παντελής απουσία του υποστρώματος πυριτίου, σε αντίθεση με αυτό που συμβαίνει στους υπόλοιπους
θερμικούς αισθητήρες στη βιβλιογραφία έχει σαν αποτέλεσμα η διάχυση της θερμότητας προς το υπόστρωμα να
περιορίζεται σημαντικά, καθώς πέρα από το αισθητήριο στοιχείο δεν υπάρχουν καλοί αγωγοί της θερμότητας στο κυρίως
σώμα του αισθητήρα.
3.2 Πειραματικά αποτελέσματα
Η αισθητήρια διάταξη αποτελείται από τρεις αντιστάτες με παράλληλους άξονες, η τιμή της αντίστασης των οποίων
καταγράφεται ανά χρονικά βήματα των 250μsec μέσω κατάλληλης εφαρμογής ανεπτυγμένης σε περιβάλλον LabVIEW. Η
απόσταση των αντιστατών είναι 500μm. Η κίνηση της θερμικής πηγής στο επίπεδο που φαίνεται στην Εικ. 2α, έχει σαν
συνέπεια την μεταβολή της θερμοκρασίας σε κάθε αντιστάτη. Αν η φορά της κίνησης είναι αυτή που ορίζεται στο σχήμα,
τότε η αύξηση της θερμοκρασίας επέρχεται σταδιακά, αρχικά στον αισθητήρα R1 και στη συνέχεια στον R2 και στον R3.
Αυτό καταδεικνύεται στην Εικ. 2β όπου παρουσιάζεται η διακύμανση του μεγέθους ΔR/R o ως συνάρτηση της μετακίνησης
της θερμικής πηγής για τρεις διαφορετικούς αντιστάτες, ευρισκόμενους σε απόσταση 500μm μεταξύ τους (όπου ΔR η
μεταβολή στην παρατηρούμενη τιμή της αντίστασης λόγω μετακίνησης της πηγής και R o η αρχική τιμή της αντίστασης
χωρίς την επίδραση της θέρμανσης). Αύξηση η μείωση στην τιμή του ΔR/R o σημαίνει αντίστοιχα προσέγγιση ή
απομάκρυνση της πηγής από των αισθητήρα. Η κορυφή στην κατανομή του ΔR/R o ενός αντιστάτη αντιστοιχεί στην θέση της
πηγής ακριβώς πάνω από αυτόν. Όπως παρατηρείται στο διάγραμμα, η απόσταση των κορυφών των κατανομών είναι 500μm
όση και η απόσταση των αντιστατών μεταξύ τους. Η ευαισθησία της συσκευής σε κάθε σημείο, ορίζεται ως η παράγωγος με
την μεγαλύτερη τιμή των καμπυλών που παρουσιάζονται στο διάγραμμα. Επιπλέον σημειώνεται ότι αν και δεν υπάρχουν
απτά δεδομένα σχετικά με την συμπεριφορά της συσκευής σε δυναμικές συνθήκες, οι πρώτες μετρήσεις που διενεργήθηκαν
καταδεικνύουν πολύ μικρό χρονικό διάστημα απόκρισης.
ΔR/R o
0,024
0,023
0,022
0,021
0,020
0,019
0,018
0,017
R1
R2
R3
0,016
-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Distance (mm)
Εικ 2 (α) Σχηματική αναπαράσταση του αισθητήρα. Η θερμική πηγή κινείται σε επίπεδο παράλληλο σε αυτό που ορίζουν
οι αντιστάτες. (β) Το ΔR/R o για τους τρεις αισθητήρες του σχήματος 2α. Η κορυφή της κατανομής για τον αντιστάτη R1
προηγείται χωρικά 500μm αυτής του R2 και 1000μm αυτής του R3
4. Συμπεράσματα
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται ένα θερμικός αισθητήρας καταγραφής θέσης, άμεσο προϊόν μια νέας
τεχνολογίας κατασκευής θερμικών αισθητήρων σε πλαστικά υποστρώματα. Ο αισθητήρας αξιοποιεί στατικές μετρήσεις
θερμότητας για τον προσδιορισμό μιας μονοδιάστατης κίνησης. Μια επέκταση της δυνατότητας του εντοπισμού της θέσης
στις δύο ή ακόμα και στις τρεις διαστάσεις θεωρείται εφικτή. Η πολύ υψηλή θερμική μόνωση του αισθητήριου στοιχείου με
το υπόστρωμα και η απουσία μεταλλικών δομών στην όλη διάταξη, προσδίδουν στα προϊόντα της συγκεκριμένης
τεχνολογίας πολύ ικανοποιητικές θερμικές ιδιότητες.
Ευχαριστίες
Αυτή η εργασία συγχρηματοδοτείται κατά 75% από την Ευρωπαϊκή Ένωση και 25% από την Ελληνική Κυβέρνηση, κάτω
από το πλαίσιο της εκπαίδευσης και του αρχικού προγράμματος επαγγελματικής κατάρτισης – Αρχιμήδης και του
προγράμματος ΠΕΝΕΔ.
Αναφορές
[1] G. Kaltsas, A. Petropoulos, K. Tsougeni, D. N. Pagonis, T. Speliotis, E. Gogolides, A. G. Nassiopoulou, Phonons 2007,
Paris, France, July 15-20, 2007 (to be presented)
[2] Y. Watanabe, T. Mitsui, T. Mineta, S. Kobayashi, N. Taniguchi, K. Okada, Sensors Actuator A-Phys. 97-98 (2002) 109-
115
[3] E. Hristoforou , P.D. Dimitropoulos, J. Petrou, , Sensors Actuator A-Phys 132 (2006) 112–121
[4] U. Minoni,A. Singorini, , Sensors Actuators A-Phys 128 (2006) 402–408
[5] H. Ruser , V. Magori, Sensors Actuator A-Phys 67 (1998) 125–132
81