आणविक इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसड्यूसर

आणविक इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसड्यूसर (MET) एक इलेक्ट्रोकेमिकल तंत्र पर आधारित जड़त्वीय सेंसर (जिसमें एक्सेलेरोमीटर, गायरोस्कोप, झुकाव मीटर, सीस्मोमीटर और संबंधित उपकरण शामिल हैं) का एक वर्ग है।मेट्स भौतिक और रासायनिक घटनाओं को पकड़ते हैं जो हाइड्रोडायनामिक गति के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं में इलेक्ट्रोड की सतह पर होते हैं।वे एक विशेष प्रकार के इलेक्ट्रोलाइटिक सेल हैं, इसलिए मेट की गति, जो तरल इलेक्ट्रोलाइट में आंदोलन (संवहन) का कारण बनती है, को त्वरण या वेग के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल आनुपातिक में परिवर्तित किया जा सकता है।मिले सेंसर स्वाभाविक रूप से कम शोर और संकेत के उच्च प्रवर्धन (10 के आदेश पर)⁶ )।

आणविक इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसड्यूसर का इतिहास

मेट टेक्नोलॉजी की उत्पत्ति 1950 के दशक में हुई थी, जब यह पता चला कि बहुत संवेदनशील, कम-शक्ति, कम-शोर वाले डिटेक्टर और नियंत्रण उपकरणों को विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं (जिन्हें "सॉल्यूशन" के रूप में संदर्भित किया गया था, शब्द समाधान और आयनों से प्राप्त) के आधार पर बनाया जा सकता है।1970 के दशक के दौरान, अमेरिकी नौसेना और अन्य लोगों ने संवेदनशील सोनार और भूकंपीय अनुप्रयोगों के लिए सोलियन उपकरणों के विकास का समर्थन किया, और कई पेटेंट दायर किए गए। हालांकि, शुरुआती सॉलियन उपकरणों में कई गंभीर समस्याएं थीं जैसे कि प्रजनन की कमी और खराब रैखिकता, और उपकरणों के व्यावहारिक उत्पादन को अमेरिका में छोड़ दिया गया और दशकों तक प्रगति हुई।

हालांकि, अंतर्निहित इलेक्ट्रोकेमिकल और द्रव प्रवाह गतिशील प्रक्रियाओं के मौलिक भौतिकी और गणितीय अध्ययन मुख्य रूप से रूस में जारी रहे, जहां क्षेत्र को "आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स" के रूप में जाना जाता है। हाल के वर्षों में गणितीय मॉडलिंग और निर्माण क्षमताओं दोनों में नाटकीय रूप से सुधार हुआ, और कई उच्च प्रदर्शन वाले मेट डिवाइस विकसित किए गए हैं।

ऑपरेशन के सिद्धांत

एक मेट डिवाइस के दिल में दो (या अधिक) अक्रिय इलेक्ट्रोड होते हैं, जिस पर एक प्रतिवर्ती रेडॉक्स प्रतिक्रिया होती है, जिसमें या तो धातु का चढ़ाना या गैस के विकास को शामिल नहीं किया जाता है।आमतौर पर, जलीय आयोडाइड-ट्रायोडाइड युगल का उपयोग किया जाता है:

3 मैं^- → मैं₃^{- </up> + 2 और- एनोड प्रतिक्रिया}

मैं₃^{- </up> + 2 और- → 3 i- कैथोड प्रतिक्रिया}

जब ~ 0.2 से 0.9V की सीमा में एक वोल्टेज को इलेक्ट्रोड में लागू किया जाता है, तो ये दोनों प्रतिक्रियाएं एक निरंतर फैशन में होती हैं।थोड़े समय के बाद, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं ट्रायोडाइड आयनों की एकाग्रता को कम करती हैं [i₃^{कैथोड में -} ] और इसे एनोड पर समृद्ध करें, [i की एकाग्रता ढाल बनाएं₃^{इलेक्ट्रोड के बीच -} ]।जब सेल गतिहीन होता है, तो इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया I के प्रसार से सीमित होती है₃^- कैथोड (एक धीमी प्रक्रिया) के लिए, और वर्तमान कम स्थिर-राज्य मूल्य तक मर जाता है।

डिवाइस की गति इलेक्ट्रोलाइट में संवहन (सरगर्मी) का कारण बनती है।यह और अधिक लाता है₃^- कैथोड के लिए, जो बदले में गति के लिए आनुपातिक सेल में वृद्धि का कारण बनता है।यह प्रभाव बहुत संवेदनशील है, जिसमें बहुत छोटी गति होती है, जिससे औसत दर्जे का (और कम शोर) जड़त्वीय संकेत होते हैं।

व्यवहार में, अच्छे प्रदर्शन (उच्च रैखिकता, विस्तृत गतिशील रेंज, कम विरूपण, छोटे बसने का समय) के साथ एक उपकरण बनाने के लिए इलेक्ट्रोड का डिज़ाइन एक जटिल हाइड्रोडायनामिक समस्या है।

मेट सेंसर के फायदे

प्रतिस्पर्धा करने वाले जड़त्वीय प्रौद्योगिकियों पर मेट सेंसर का मुख्य लाभ उनके आकार, प्रदर्शन और लागत का संयोजन है।MET सेंसर में MEMS सेंसर के करीब के आकार के आकार पर फाइबर ऑप्टिक गायरोस्कोप (FOGS) और रिंग लेजर गायरोस (RLGs) के साथ प्रदर्शन होता है, और संभावित रूप से कम लागत (उत्पादन में दसियों सैकड़ों डॉलर रेंज में)।इसके अलावा, तथ्य यह है कि उनके पास एक तरल जड़त्वीय द्रव्यमान है, जिसमें कोई चलते हुए भाग नहीं होते हैं, जो उन्हें बीहड़ और सदमे सहिष्णु बनाता है (बुनियादी उत्तरजीविता को> 20 किलोग्राम तक प्रदर्शित किया गया है);वे स्वाभाविक रूप से विकिरण भी कठिन हैं।

अनुप्रयोग

MET डिवाइस के कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, विभिन्न प्रकार के जड़त्वीय सेंसर का उत्पादन किया जा सकता है:

• रैखिक एक्सेलेरोमीटर
• रैखिक वेग मीटर
• भूकंपीय सेंसर
• सीस्मोमीटर
• कोणीय त्वरक
• कोणीय दर सेंसर
• Gyroscopes
• Tiltmeters
• दबाव ट्रांसड्यूसर