عنوان پایان‌نامه
طراحی و تحلیل یک میکروسوئیچ مکانیکی با استفاده از عملگر
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2960;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68955
- تاریخ دفاع
- ۱۹ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- حامد رستگار
- استاد راهنما
- محسن حامدی, محمدرضا کلاه دوز اصفهانی
- چکیده
- این تحقیق در پی طراحی، تحلیل و ساخت دو حسگر میکروالکترومکانیکی ساده، و در عین حال کارآمد، یکی برای دبی سنجی جریان یک سیال، و دیگری به منظور رطوبت سنجی یک محیط است. برای این منظور از یک کامپوزیت نوید بخش جدید با نام کامپوزیت پلیمری- فلزی یونی استفاده می شود. این کامپوزیت جزو مواد هوشمند پلیمری طبقه بندی می شود، بدین معنا که تحت تحریک جابه جایی خاصیت حسگری، و با اعمال یک ولتاژ نسبتاً کوچک واکنش عملگری از خود نشان می دهد. این کامپوزیت با داشتن انعطاف و کرنش خمشی بالا تحت مقادیر اختلاف پتانسیل کوچک اعمالی، و نیز سازگاری خوب با ساختارهای زیستی و بدن جانداران از سایر مواد هوشمند متمایز شده، و کاربردهای نوید بخشی در حوزه پزشکی و بایومکانیک دارد. در این تحقیق پس از تحلیل و طراحی چند روش ساخت جدید، یک روش ساخت جدید موفق برای ساخت این کامپوزیت از طریق الکتروددهی فیزیکی با لایه های چسبنده کروم و تیتانیوم معرفی می-گردد. پس از آزمایش صحت عملکرد مکانیزم عملگری و حسگری این روش، مجموعه هایی از تجهیزات آزمایشگاهی برای دبی سنجی و رطوبت سنجی افزاره طراحی و ساخته می شود. سپس آزمایش هایی بر روی چند نمونه مختلف ساخته شده انجام می گردد، تا بهترین ترکیب از لایه های چسبنده به منظور حسگری با حساسیت بالاتر به دست آید. در ادامه با استفاده از بهترین ساختار آزمایش هایی برای استخراج نمودارهای مشخصه دبی- ولتاژ و رطوبت- ولتاژ انجام می شود. این نمودارها نشان دهنده موفقیت حسگری دبی و رطوبت با استفاده از این کامپوزیت هستند. حسگری موفق دبی با توجه به ساختار زیست سازگار این کامپوزیت، نوید¬بخش استفاده از آن برای دبی سنجی جریان خون و متعاقباً سنجش فشار خون در بدن جانداران است. از این سیگنال می توان برای کاربردهای مختلف پزشکی بهره جست. همچنین از کاربرد حسگری رطوبت اشاره شده می توان برای سنجش رطوبت در محیط های مختلف صنعتی، پزشکی و بدن جانداران استفاده کرد. واژگان کلیدی: سیستم های میکروالکترومکانیکی، کامپوزیت پلیمری- فلزی یونی، روش الکتروددهی فیزیکی با لایه های چسبنده، دبی سنجی، رطوبت سنجی
- Abstract
- This thesis is about design, analyzing, and fabrication of two MEMS sensors, one for flow measurement, and the other for measuring humidity in an environment. To do this, a promising new composite, i.e. ionic polymer-metal composite is used. This composite is a smart material that enjoys a sensory effect under bending; besides it undergoes deflection under a rather small input voltage. This composite is different from other smart materials, for its high deflection under low voltages, and bio-compatibility, with various applications in bio-medical and bio-mechanics. Throughout this research, new methods of fabrication are designed and analyzed. As a result new method for fabricating the IPM composite using physical electroding with Cr and Ti adhesion layers is successfully adopted. After testing sensory and actuation mechanism of this method, required setups are designed for flow and humidity measurements. Sufficient specimens are fabricated and tested to choose the best combinations of adhesion layers to gain the maximum sensitivity in sensors. Then using the best combination, experiments are performed to extract the flow-voltage and humidity-voltage characteristic diagrams. The diagrams display the successful flow and humidity sensory, of the composite. Successful flow measurement, regarding the biomimetic structure of this composite, encourages using it in blood flow measurement, and consequently pressure measurement in animals and human bodies. This signal can be used in different bio-medical applications. Also using the humidity sensor capability, one can measure humidity in industrial, medical, and human bodies. Keywords: micro-electromechanical systems, ionic polymer-metal composite, physical electroding, flow measurement, humidity measurement
