推广 热搜: 酵罐  发酵罐  发酵  PH电极  公司  离心机  换热器  生物反应器  干燥机  控制系统 

生物传感器的电气特性测量工具和技术

   日期:2014-09-16     来源:生物传感器    浏览:1167    评论:0    

通过前面板改变2450型TSP-link节点:

 

1.按压主屏左上角的通信状态指示器,先后选择改变设置,系统通信窗口打开。

2.在TSP-link选项下,选择节点旁的按钮,然后进入期望的节点号。

3.选择初始化。

4.按压菜单按钮,返回主屏。

 

对于TSP-link网络中的所有2450型SMU仪器,重复这个指令。

 

器件连接

 

为了测试漏系列曲线,对两部2450型SMU仪器进行配置,使之源电压并测量电流。在这个电路中,2450型#2的Force HI端与BioFET的栅极相连,2450型#1的Force HI端与与其漏极相连。BioFET的电源端与两部2450型SMU仪器的Force LO端相连。当对所有三端进行源和测量时,还需要第三部2450型仪器。利用两部2450型SMU仪器可对BioFET进行I-V测试配置,参见图9。

 

 

 

图9:BioFET三端I-V测试配置。
图9:BioFET三端I-V测试配置。

 

 

图10给出从两部2450型SMU仪器后部面板端子到BioFET的连接方式。

 

 

 

图10:测试三端BioFET时两部2450型仪器配置。
图10:测试三端BioFET时两部2450型仪器配置。

 

 

在这个例子中,使用4根三轴电缆(7078-TRX-10型),实现2450型仪器后面板母三轴插孔与BioFET器件的互连,它被安装在一个金属屏蔽的测试夹具内,与母三轴插孔连接。利用三轴三通(237-TRX-T型)实现两部2450型仪器的Force LO端与BioFET源端连接。

 

对于测试FET的SCPI或TSP编程序列,请参照2450型仪器用户手册第7部分:FETI-V特性测量。图11给出典型FET系列曲线。其结果可能因BioFET及使用生物功能材料类型的不同而发生变化。

 

 

 

图11:两部2450型仪器生成的典型FET漏系列曲线。
图11:两部2450型仪器生成的典型FET漏系列曲线。

3C精确测试:电缆、电导和电容

 

无论使用什么样的仪器,其与DUT之间的连接都是测量系统的重要组成部分。了解和管理这些连接的局限性对于准确测量至关重要。噪声源、电缆长度和电缆电容都可能影响测量质量;信号电平越低,这些问题就越重要。为了把问题影响降到最小,测量电路与电缆及连接器应当与测试信号匹配。此外,电缆和测试引线应当认真传递和安装。

 

电缆 对当测试应用电缆进行评估时,应当考虑以下这些问题:

 

● 测试环境中的电气噪声有多大? 噪声被定义为在感兴趣信号上叠加的任何不需要的信号。电磁噪声源包括交流电源线、电机和发电机、变压器、荧光灯、CRT显示器、计算机、无线发射机等。根据信号和噪声恶性,一旦仪器输入端采集到信号,就不可能将二者分离。 要尽可能使用最短的传输电缆和测试引线,从而把其对噪声源的暴露降到最低。然后,使其牢固地就位,无法移动,不会在电磁场中产生杂散电磁场。

 

● 信号源与测量系统终端之间的距离是多少?电线具有电阻,这取决于其组成、长度和直径。电阻随着电线长度的增加而增加,随着电线直径的增加而降低。电阻是电缆整体效应的一部分,该效应是测量电路模拟输入的一部分。高电缆电阻与低模数入电阻的共同作用可能导致通过互连电缆的较大电压降,从而带来测量误差。

 

导体 在屏蔽和非屏蔽电缆中使用的导体可能是实心线或绞合线。实心线信号衰减最小,但绞合线更灵活,而且可能更容易传递和安装。导体可能是裸铜线、镀银或镀锡。连接器和导体材料应当匹配,从而使电阻最小,并减少热生电磁场。

 

为了实现最高的信号完整性,应使用屏蔽导体电缆。屏蔽可以降低信号引线拾取的电磁噪声,还有助于降低来自携带高频信号导体的电磁辐射。利用不同类型的金属丝编织层或金属丝编织层与铝箔组合,都可以实现屏蔽。同单层屏蔽相比,多层或多铜箔屏蔽层在微弱信号拾取和辐射方面更有效。不过,这往往使电缆更僵硬和更难传递和安装。

 

在选择屏蔽电缆时,应当考虑以下因素:

 

● 频率噪声越高就越难衰减,需要更复杂的屏蔽。

● 简单的螺旋丝缠绕箔是最低效的类型屏蔽。

● 紧密编织、双编织或编织加铝箔将提供更有效的屏蔽。

● 苛刻的大气、湿度等可能降低屏蔽的有效性。在某些情况下,这些污染物可能会渗入电缆并降低外绝缘套下的屏蔽。如果可能,应避免在这种环境下进行测试。

 

电容 对于许多生物传感器来说,输出信号可能比作带有电阻的串行电压源。类似地,模拟仪器输入端可以比作带有输入电阻的并行仪表。在测试期间,仪器输入端吸入少量电源必须能够提供的偏置电流。互连电缆时这个电路的重要组成部分,而且可能引入电阻、电容和电感效应,具体取决于长度、容量、成分、路由和物理环境。

 

对于高速、快速变化的信号,电路电感和电容可能是测量速度的严重阻碍,即使信号源和仪器阻抗完全匹配。通常,寄生电容比电感危害更大。来自高阻抗源的信号需要更长的时间才能在仪器输入端稳定在,因为信号电流电平有限,需要更多的时间为电缆电容充电。在这种情况下,应在信号稳定之前,进行测量,避免错误读数。

 

结论

 

在开发早期阶段,利用I-V特性分析技术,可以简化用于生物检测系统和分析仪器的传感器合格验证。在很多情况下,这些技术可以用于传感器生产测试中。

 

参考文献

[1] Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Biosensor.

[2] http://www.iue.tuwien.ac.at/phd/windbacher/node24.html.

[3] 2450 Interactive SourceMeter? Instruments Users Manual,2450-900-01 Rev. B.

[4] “Biosensor/Tranducer qualification: a critical step for homeland security,” Jonathan Tucker, Keithley Instruments, March 2004.

 
标签: 生物传感器
打赏
 
更多>同类资讯
0相关评论

推荐图文
推荐资讯
点击排行
网站首页  |  版权隐私  |  使用协议  |  联系方式  |  关于我们  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报  |  浙ICP备12009778-1
Powered By DESTOON