Wireless radio frequency sensors for structural health monitoring
Yapısal sağlık izlemeye uygun kablosuz radyo frekansı sensörleri
- Tez No: 286295
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR, DOÇ. DR. VAKUR B. ERTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kablosuz sensörler, yarıklı halka rezonatörler, yapısal sağlık izleme, Wireless sensors, split ring resonators, structural health monitoring
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Yapısal sağlık izleme inşaat mühendisliği için büyük önemi olan bir konudur. Herhangi bir yapının mekanik sağlık durumunu belirlemek için yapıdaki küçük gerilim değişikliklerini gerçek zamanlı olarak gözlemleyebilmek gerekir. Bugüne kadar çeşitli gerilim sensörü türleri tasarlanmış ve yapılardaki gerilimi gözlemek için kullanılmıştır. Fakat basit tasarımı olan, düşük maliyetli ama aynı zamanda plastik deformasyon esnasında hassas ölçüm yapabilen bir gerilim sensörü tasarlamak ve çalışmasını sağlamak teknik olarak zor bir iştir. Biz bu aşamada bütün bu zorluklara bir çözüm getimek amacıyla gerçek zamanlı yapısal sağlık izlemede plastik deformasyon esnasında da kullanılabilecek, metamalzeme mimarisine dayalı, kablosuz ve radyo frekansında çalışabilecek basit bir gerilim sensörü öneriyoruz. Bu tür bir sensörü özellikle depremlerin sık yaşandığı coğrafi bölgelerde kullanmak büyük avantajlar sağlayabilir.Yapısal sağlık izleme için telemetrik olarak gerilim ölçmede kullanılmak üzere maliyeti düşük, yapımı kolay, pasif, radyo frekansında çalışan ve tarak benzeri yarıklı halka rezonatörlerin kesilip bir tel yardımıyla tekrar birleştirilmesinden oluşan sensör yapısı geliştirdik. Gerçek binalarda kullanılan çelik donatıya dışarıdan bir çekme kuvveti uygulanmasıyla birlikte S11 grafiğinde frekans kayması meydana geldiğini, bu frekans kayma miktarının sensör aralığı ve yük miktarıyla orantılı olarak değiştiğini gözlemledik ve böylece çelik çubukta meydana gelen uzama miktarını telemetrik olarak belirledik. Sonuçlarımız geliştirdiğimiz kablosuz sensörlerin gerçek zamanlı uzaktan yapısal sağlık izleme için uygun olabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Structural health monitoring (SHM) is fundamentally important in civil engineering. Sensing transient changes in strain build-up of a construction is essential for determining and assessing mechanical health of its structure. To date different types of strain sensors have been reported to monitor strain. However, it is technically challenging to design and operate a strain sensor at a reduced complexity and cost, while also achieving strain assessment in plastic deformation. In this study, to address this challenge, we propose a new class of wireless radio frequency (RF) strain sensors based on metamaterial-inspired architectures that allow for real-time SHM including the plastic deformation of steel rods. Such a capability is vitally critical especially in geographical locations where earthquakes frequently occur.To enable telemetric strain sensing for SHM, we developed cost-effective, easy-to-make, passive RF sensors composed of comb-like split ring resonators, each with a cut between the two halves making the splits and a wire jumper on one end making the ring. By externally applying loads on standard steel rods, which are used in buildings, we demonstrated that the frequency shift in S11 changes with the gap width and the applied load, and that the displacement on the steel rods can be monitored telemetrically. Our results indicate that these wireless sensors hold great promise for real-time remote SHM.
Benzer Tezler
- Wireless meta-structured RF probes for vibration sensing
Titreşim algılama için kablosuz meta-yapılı RF probları
TUĞBA KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK
- Elektrikli araçlar için kablosuz şarj cihazı tasarımı
Designing a wireless charger for electrical vehicles
BEKİR FİNCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Vestibüler sistem kaynaklı rahatsızlıkların kuvvet algılayıcıları tabanlı analizi
Force sensor based analysis of vestibular system disorders
TUNAY ÇAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERHAT İKİZOĞLU
- Novel wireless RF-biomems implant sensors of metamaterials
Metamalzeme özgün kablosuz RF-biyomems implant sensörler
ROHAT MELİK
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR