Thermal simulation of typical stack-type and newly proposed planar-type micro-gas sensors were studied by FEM method. the thermal analysis for the proposed planar structure including temperature distribution over the sensing layer and power consumption of the heater were carried using finite element method by computer simulation and well compared with those of typical stack-type micro-gas sensor. The thermal properties of the microsensor from thermal simulation were compared with those of an actual device to investigate the acceptability of the computer simulation.
서로 다른 동작온도를 가지는 12개의 감지막으로 구성된 고집적형 센서어레이(다이아프램의 크기가 3×5㎟가 설계되고 열동작의 관점에서 최적화되었다. 이 센서어레이는 에칭된 실리콘기판과 접합된 얇은 유리기판 위의 중앙에 하나의 히터가 위치하고 양쪽에 동작온도가 다른 감지박막이 위치하도록 설계됨으로써 개별 마이크로센서 보다 동시에 훨씬 많은 정보를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 제안된 마이크로센서 어레이는 다이아프램의 중앙에 하나의 히터만을 가지는 구조를 하고 있기 때문에 고집적 어레이구조를 실현하면서도, 히터를 중심으로 감지박막의 동작온도에 따라 다양한 감지특정을 얻을 수 있다. 또 히터 양쪽의 감지박막의 종류를 다르게 함으로써 다이아프램위의 전 감지막이 모두 다른 감지특성을 가지게 되어 고집적 센서어레이를 구현하기 용이한 구조로 밝혀졌다.
Magnesia partially stabilized zirconia(Mg-PSZ) solid electrolytes for an improvement of thermal shock resistance, which is suitable for the measurement of oxygen activity in a molten steel, were prepared by post-thermal aging treatment. The steelmaking oxygen sensor elements were formed by an injection molding method, sintered at $1650^{\circ}C$, and then thermal aged ranged from 1250 to $1400^{\circ}C$. Sintered density and porosity were decreased as increasing the magnesia content in a zirconia-magnesia solid solution. Fractions of cubic phase to the synthesized Mg-PSZ solid electrolytes were ranged from 13.13 to 79.54.% after post-thermal aging treatment. Very dense microstructure without voids in the grains was obtained by the post-thermal aging process. Fine tetragonal phase crystallites precipitated on the cubic surface during post-thermal aging up to $1300^{\circ}C$ improve a thermal shock resistance and reappearance of electro motive force(EMF) curve.
대상 물체의 온도분포를 해석하고 계측하기 위해 열상 장비가 구현된다. 시스템의 주요한 부분은 초점면 배열 형태의 센서가 적용된 열상 카메라이다. 적용된 열상 센서는 중파장 적외선 영역의 신호를 검출하며 열상을 형성하기 위한 기본 신호를 출력한다. DSP가 활용되어 센서 신호처리를 통해 열상을 구성하고 NTSC 신호 및 디지털 신호 출력을 한다. 열상의 화질을 개선하기 위해 이점 교정법을 적용한다. 이는 낮은 온도와 높은 온도를 기준으로 하여 초점면 배열 센서 화소 신호의 공간적인 비균일함을 교정하는 것으로서 실험 결과를 통해 열상의 화질이 개선됨을 보인다.
One of major errors in flow rate measurement for two-phase flow using an Electrical Capacitance Sensor (ECS) concerns sensor sensitivity under temperature raise. The thermal effect on electrical capacitance sensor (ECS) system for air-water two-phase flow monitoring include sensor sensitivity, capacitance measurements, capacitance change and node potential distribution is reported in this paper. The rules of 12-electrode sensor parameters such as capacitance, capacitance change, and change rate of capacitance and sensitivity map the basis of Air-water two-phase flow permittivity distribution and temperature raise are discussed by ANSYS and MATLAB, which are combined to simulate sensor characteristic. The cross-sectional void fraction as a function of temperature is determined from the scripting capabilities in ANSYS simulation. The results show that the temperature raise had a detrimental effect on the electrodes sensitivity and sensitive domain of electrodes. The FE results are in excellent agreement with an experimental result available in the literature, thus validating the accuracy and reliability of the proposed flow rate measurement system.
지구의 저궤도에서 운용되는 영상센서는 극저온 환경에서 태양 복사 뿐 아니라 지구의 적외선 및 알베도(Albedo)의 영향을 받는다. 극한 환경에 노출되는 영상센서는 작동/비작 동시 허용 온도를 벗어나지 않도록 열설계가 필요하며, 정상상태 에너지 평형식을 통해 필요한 방열판 면적 및 히터 예비 설계 값을 설정한다. 일반적으로 위성체 패널에 주기를 갖는 발열장비가 장착되어, 패널의 일부를 방열판 면적으로 설계한다. 본 논문에서는 위성체와 분리하여 설계하는 영상센서의 열제어를 위하여, 내부에서 항상 발열하는 장비의 열을 히트파이프를 이용하여 패널에 장착된 방열판으로 효과적으로 전달하도록 설계하였다. 예비 설계값을 기준으로 수치해석에 기반을 두는 SINDA를 이용하여 궤도 열해석을 실시하여, 방열 면적 및 히터 설계는 쉽고 빠르게 계산되어졌다. 또한, 방열 성능을 유지하면서 질량을 줄이도록 방열판을 립형상(Rib-type)으로 설계하였으며, 궤도 열해석 결과, 영상센서의 열적 요구사항을 만족함을 검증하였다.
본 논문에서는 IoT 기반 열상 센서와 영상 센서 일체형 IP CCTV 설계에 관하여 연구하였으며 Full HD IP 카메라 영상과 열상모듈에서 전송되어지는 열상 데이터를 동시에 인지하여 가공 및 전송 할 수 있는 모니터링 시스템에 사용할 수 있도록 하였다. 열상 센서에서 감지하는 신호를 디지털로 변환하여 영상에 중첩시켜 실제 주변 온도에 대한 정보를 영상과 함께 실시간 제공하고, 영상 카메라에 열상이 추가됨으로 온도 변화를 예측하여 기존 장비에서 불가능한 화재 예측이 가능하게 하였다. 따라서 열상 센서와 영상센서 일체형 감시 장비를 통하여 환경 모니터링 시스템에서 전송되는 온도 데이터와 영상 신호를 송신하여 모니터링 시스템에 적용 가능하도록 하였다.
A thermal mass air flow sensor, which consists of a micro-heater and thermal sensors on the silicon-nitride thin membrane structure, is micro-fabricated by MEMS processes. Three thermo-resistive sensors, one for the measurement of microheater temperature, the others for the measurement of membrane temperature upstream and downstream of the micro-heater respectively, are used. The micro-heater is operated under the constant temperature difference mode via a real time controller, based on inlet air temperature. Two design models for microfabricated flow sensor are compared with experimental results and confirmed their applicabilities and limitations. The thermal characteristics are measured to find the best flow indicator. It is found that two normalized temperature indicators can be adopted with some advantages in practice. The flow sensor with this control mode can be adopted for wide capability of high speed and sensitivity in the very low and medium velocity ranges.
For realizing artificial skin sensing as a final goal, a mono-material pressure-conductive rubber sensor which is also sensitive for temperature is described. Firstly, discimination of the hardness and the thermal property of material using a proposed sensor is presented. Furthermore, a tactile sensor constints of four pressure-conductive rubber sensor to discriminate surface model which imitaties the surface roughness of material is proposed.
A sensor array (35mm'! in diaphragm dimension) of 12 sensing elements with different operating temperatures was optimized with respect to thermal operation. This sensor array with single heater on a glass diaphragm over back-etched silicon bulk realizes a novel concept of a sensor array: an way of sensor elements operated at different temperatures can yield more information than single measurement. The proposed micro sensor array could provide well-integrated way structure because it has only single heater at the center of the diaphragm and used the various sensing properties of two kinds of metal oxide layers with various operating temperatures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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