Nonlinear modelling of an immersed transmitting capacitive micromachined ultrasonic transducer for harmonic balance analysis
Suyla yüklenmiş kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik çeviricilerin harmonik denge analizi için doğrusal olmayan modeli
- Tez No: 246715
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sonlu eleman methodu (SEM) kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik çeviricilerin (KMUÇ) geçici dinamik rejim analizinde kullanılmakta ve özellikle de membranlar doğrusal olmayan şekilde sürüldüğünde faydalıdır. Geçici rejim SEM analizi, DC gerilim altında çok düşük AC uyarımda dahi KMUÇ'un şiddetli bir şekilde doğrusal olmayan davranış sergilediğini göstermektedir. SEM'in başlıca dezavantajlarından bir tanesi, simulasyon için aşırı zaman gerektirmesidir. Diğer taraftan, Harmonik Denge (HD) analizi, doğrusal olmayan devrelerin denge durumundaki tepkisinin doğru tahminini çok hızlı sağlamaktadır. KMUÇ'un mekanik kısmını modellemek için Mason'ın eşdeğer devresi yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat, özellikle, daldırılmış bir KMUÇ için Mason'ın mekanik LC kısmını katı bir pistonun radyasyon empedansı ile sonlandırmak uygun değildir. Geçici rejim SEM analizini kullanarak membran davranışını araştırdık ve membran hareketinin seri rezonans civarındaki birçok harmoniklerinin yanlarından tutturulmuş bir ışıyıcı olarak modellenebildiğini bulduk. Devre elemanı olarak ortalama hız yerine, membran yüzeyindeki hız dağılımının etkin değerini dikkate aldık. Bu tanım ile membran ağırlığının kinetik enejisi modeldeki ile aynıdır. Yanlarından tutturulmuş bir ışıyıcı için kuvvet ve akım denklemlerini türettik ve ticari bir HD simülatörü kullanarak bunları modelde uyguladık. Olağan modele göre, SEM ile önerilen eşdeğer model arasında çok daha iyi uyuşma gözlemledik.
Özet (Çeviri)
Finite element method (FEM) is used for transient dynamic analysis of capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUT), which is particularly useful when the membranes are driven in the nonlinear regime. A transient FEM analysis shows that CMUT exhibits strong nonlinear behavior even at very low AC excitation under DC bias. One major disadvantage of FEM is the excessive time required for simulation. Harmonic Balance (HB) analysis, on the other hand, provides an accurate estimate of the steady-state response of nonlinear circuits very quickly. It is common to use Mason's equivalent circuit to model themechanical section of CMUT. However, it is not appropriate to terminate Mason's mechanical LC section by a rigid piston's radiation impedance, especially, for an immersed CMUT. We studied the membrane behavior using a transient FEM analysis and found out that for a wide range of harmonics around the series resonance, the membrane displacement can be modeled as a clamped radiator. We considered the root mean square of the velocity distribution on the membrane surface as the circuit variable rather than the average velocity. With this definition the kinetic energy of the membrane mass is the same as that in the model. We derived the force and current equations for a clamped radiator and implemented them in a commercial HB simulator. We observed much better agreement between FEM and the proposed equivalent model, compared to the conventional model.
Benzer Tezler
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Çorum toprak sanayii malzeme sahası olarak Sazköy killerinin etüdü
The Investigation of the Sazköy clays as meterial deposit for Çorum brick and the industry
METİN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiGazi ÜniversitesiYapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RECEP KILIÇ
- Bitlis-Zağros bindirme ve kıvrımlı kuşağının sismotektonik özellikleri
Başlık çevirisi yok
HALUK EYİDOĞAN
- Merkezsel ve dışmerkezsel çapraz elemanlı çerçeve yapıların statik ve deprem yüküne göre optimum tasarımı
Optimum desing of concentrically and eccentrically braced frames under static and earthquake loading
F.GÜLTEN GÜLAY
- İç ve dış yöneltme elemanlarının bilinmesi durumunda uzaysal kestirme problemlerinin çözümü ve yersel fotogrametride uygulama olanaklarının araştırılması
The Investigation of the solution of spatial intersection problems and the application possibilities on terrestrial photogrammetry in the case of interior and exterior orientation parameters are known
HÜSEYİN GAZİ BAŞ
- Meteorolojik verilerin ısıl değerlendirilmesi ve bilgisayarda simülasyonu
Başlık çevirisi yok
KAYA SARICALI