SAW Device는 필터이외에도 각종 물리 센서나 화학센서 혹은 ID Tag로 다양한 분야로 활용범위가 확대됨에 따라 다양한 SAW Device를 사용하기 위한 플랫폼이 요구된다. 현재 SAW ID나 Sensor는 많은 발전을 해왔지 만 SAW Sensor를 활용 할 수 있는 플랫폼의 발전은 미흡하기 때문에 본 논문에서는 ID Tag 나 Sensor를 비롯한 여러 SAW Sensor를 보다 편리 하게 활용할 수 있는 플랫폼에 대하여 연구 하였다. 본 논문에서 제안하는 플랫폼은 SAW Device를 인식 할 수 있는 RF 모듈과 SAW Device의 응답신호를 처리 할 수 있도록 고성능 프로세서를 이용한 매인 모듈로 구성하였다. 매인 모듈에서는 고성능 프로세서를 이용함으로서 GUI 환경 기반의 플랫폼을 구현하여 사용자들이 SAW Device에서 수집된 정보를 보다 편리하고 알아보기 쉽게 사용할 수 있도록 설계하였다. 본 논문에서 사용한 플랫폼은 ARM9 코어의 프로세서를 기반의 플랫폼으로 Windows Embedded CE 6.0 OS를 사용하여 사용자에게 더욱 편리한 인터페이스를 제공할 수 있도록 하고, 개발자들에게는 센서를 활용한 다양한 어플리케이션을 보다 쉽게 적용할 수 있도록 하였다.
A surface acoustic wave(SAW) sensor for the detection of odorants has been constructed by depositing various phospholipids and fatty acids onto the surface of the SAW device. Applying the Langmuir-Blodgett technique, it was possible to deposit the optimal number of layers which was found to be between 10 and 20. Menthone, amylacetate, acetoin, and other organic gases showed different affinities to the coated lipids. An explanation is given for different odorant affinities based on the monolayer properties of phospholipids.
Polymer-coated film SAW sensors have been fabricated and their sensing properties for toxic chemicals have been extensively investigated. Four types of the toxic chemical compounds of hydrogen cyanide(AC), carbonyl dichloride(CG), pinacolyl methylfluorophosphonate(GD), 2,2'-dichlorodiethylthio ether(HD) were used as target gases. SAW sensors using five different kinds of polymers were used to detect toxic chemicals and their gas sensing characteristics were investigated. The polymers used as the sensing materials were polyisobutylene(PIB), polyepichlorohydrin(PECH), polydimethylsiloxane(PDMS), polybutadiene(PBD) and polyisoprene(PIP). The recommendable mixing ratio of PIB, PECH, PDMS, PBD and PIP to solvents were 1:30, 1:40, 1:10, 1:30 and 1:30, respectively. The sensing characteristics of the SAW sensors were measured by using E-5061A network analyzer.
A development of surface acoustic wave gas sensor to detecting volatile gas has been observed by monitoring output signal as function of time onto the network analyzer. The SAW sensor with a center frequency of 200MHz was fabricated on $42^{\circ}$ S-T Quartz substrates. Using the gas chromatography column has been selectivity. Experimental results, which show the phase change of output signal under the absorption of volatile gas onto sensors, were presented. The proposed sensor has the properties of high sensitivity compare to the conventional SAW gas sensor and chemical selectivity. Thus, it is thought these results are applicable for use in sensor array of an high performance electronic nose system.
SAW device is widely used as band pass filters, chemical or physical sensors, and actuators. In this paper, we propose the capacitive gap measurement system with high precision using SAW device. The research process is mainly composed of theoretical and experimental part. In the theoretical part, equivalent circuit model was used to predict the SAW response by the change of load impedance. In the experimental part, commercialized capacitor was used to see the SAW response by the change of load capacitance to check the feasibility as a sensor unit. After that, experimental setup to measure and adjust the gap was made and the SAW response by the change of gap which caused the capacitance change was measured. Finally, resolution and stroke was decided compared with the signal change and basic measurement noise level.
A sensitive surface acoustic wave (SAW) sensor for the detection of odorants has been constructed by depositing different phospholipids and fatty acids on the surface of the SAW device wi th the Langmuir-Blodgett technique. The characteristics of SAW device operating at 310 MHz deposited with phosphatidylcholine were analyzed. Amyl acetate, acetoin, menthone and other organic gases showed different affinities. The identification of odorants depending on the species of lipid used for coating is discussed in terms of the similarity of the normalized resonant frequency shift pattern. Using a number of different lipid-coated SAW devices, odorants could be identified by a neural-network pattern recognition with back-propagation algorithm.
본 연구는 센서 표면에 고정된 티오에스터 분자와 금 나노입자를 이용하여 수용액 중의 시안화이온(cyanide)을 선택적이고, 고민감도로 검출할 수 있는 200 MHz 표면음향파(Surface Acoustic Wave, SAW) 센서의 개발에 관한 것이다. SAW 센서표면에 형성된 티오에스터 단분자막은 시안화이온의 친핵성 첨가반응에 의해 가수분해되어 티올(thiol)이 만들어지고, 티올 분자는 다시 금 나노입자와 반응에 의해 티올-금 나노입자 복합체를 형성한다. 이후 신호증폭을 위해, gold(III) chloride trihydrate와 hydroxylamine hydrochloride 조합에 의한 금 나노입자의 사이즈 확대반응을 수행하였다. SAW 센서는 수용액 중에서 시안화이온에 대한 검출 능력이 17.7 uM이었으며, 공진주파수 변화량은 시안화이온의 농도가 커지면서 포화되는 현상을 보여주었다. 한편, 제작된 SAW 센서는 시안화이온 이외의 플루오라이드(fluoride), 아세테이트(acetate), 그리고 설페이트(sulfate) 이온 등의 다른 음이온에는 전혀 반응성이 없었으며, 다른 음이온에 의한 간섭현상도 나타나지 않았다. 끝으로 모든 실험은 재현성 있는 실험 결과를 얻기 위해서 자체 제작한 유체제어 모듈과 센서를 이용하여 진행하였다.
SOx 가스를 고감도로 감지할 수 있는 SAW 가스 센서를 개발하였다. 이는 SAW device 위에 SOx 가스에 감응하는 재료를 박막으로 증착함으로써 고감도의 마이크로 센서형으로 한 것이다. SOx 감응 재료로서 CdS를 선정하였으며, 이를 SAW device 위에 박막화하기 위해 초음파 분무 노즐을 이용한 분무 열분해의 박막 증착공정을 응용하였다. 초음파 분무 노즐을 통하여 생성된 균일하고 미세한 입자들은 기판위에서 안정한 열분해 환경을 조성함으로써 센서 감응막을 위한 넓은 표면적의 박막을 증착 시켰는데 기판의 온도는 $300^{\circ}C$ 내외에서 최소 50 nm수준의 결정립의 박막을 얻었다. 이렇게 하여 얻은 SAW 가스 센서는 $SO_{2}$ 가스에 감응하였으며 재현성도 보였다. 다른 가스의 존재하에서 $SO_{2}$ 가스에 대한 선택성에 관하여는 계속적인 연구가 필요하다.
This paper describes the development of a surface acoustic wave gas sensor that is designed to detect volatile gas by monitering phase change of output signal as a function of time. The sensor consists of SAW oscillators with a center frequency of 100 MHz fabricated on $128^{\circ}$ Y-Z $LiNbO_{3}$ substrates. Experimental results, which show the phase change of output signal under the absorption of volatile gas onto sensors, are presented. The proposed sensor has the properties of high sensitivity compare to the conventional SAW gas sensor and chemical selectivity. Thus, it is thought these results are applicable for use in sensor array of an high performance electronic nose system.
Surface acoustic wave (SAW) device is widely used as a bandpass filter, a chemical or physical sensor, and an actuator. In this paper, we propose the capacitive gap measurement system with high precision through the signal processing using SAW device. The research process is mainly composed of theoretical part and experimental part. In theoretical part, equivalent circuit model was used to simulate the SAW response by the change of capacitance. In experimental part, commercialized capacitor was used to see the SAW response by the change of load capacitance. After that, gap adjustment system was made physically and the SAW response by the change of gap which caused the capacitance change was measured. And resolution and stroke was decided comparing the signal change and basic measurement noise level.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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