Caracterización y desarrollo de un dispositivo electrónico para la monitorización continua de la frecuencia de resonancia serie y resistencia dinámica de una microbalanza de cristal de cuarzo como sensor de procesos superficiales en medios fluidos

Resumo

La tesis presenta un estudio profundo de la problemática asociada a los circuitos utilizados como interfaces para la caracterización de sensores de microbalanza de cuarzo. Este análisis revela las ventajas y desventajas de los diferentes sistemas actualmente utilizados para caracterizar este tipo de sensores, especialmente aquéllos basados en sistemas osciladores. Se muestra que la llamada capacidad estática del sensor es uno de los elementos que hacen más problemática el uso de técnicas basadas en osciladores para caracterizar los sensores de microbalanza de cuarzo. Se presentan como objetivos los requerimientos de un nuevo sensor para superar muchos de los problemas asociados con los osciladores. Los principales logros de este nuevo dispositivo son: la compensación de la capacidad paralelo incluyendo un método de calibración del sistema sencillo y preciso. Se presenta una contribución al estado del arte con un circuito que se fundamenta en un bucle de enganche de fase diseñado para compensar los efectos de la capacidad paralelo en los sensores de crital de cuarzo. Este circuito permite la calibración del circuito externo al sensor y una medida precisa de la compensación de la capacidad efectiva. El sistema proporciona una medida continua de la frecuencia de resonancia serie dinámica y de la resistencia dinámica. Se muestra una amplicación y automatización del sistema propuesto para la caracterización de múltiples sensores. El análisis del circuito y los resultados experimentales prueban que el sistema propuesto es una buena alternativa para la caracterización de los sensores de cuarzo.