Fast analysis of nanomechanical resonant sensing systems based on canonical models
Nanomekanik rezonans algılama sistemlerinin kanonik modellere dayalı hızlı analizi
- Tez No: 768066
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPER DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Rezonans frekans takibine dayalı nanoelektromekanik algılama sistemlerinin analizi ve simülasyonu için bir yazılım aracı olan NEMSUITE'i sunuyoruz. NEMSUITE, özel bir Matlab® Simulink® blok kütüphanesinden ve arka planda çalışan ilişkili Matlab® komut dosyalarından oluşur. NEMSUITE, tanıdık Simulink® grafik arayüzü ile NEMS tabanlı algılama şemalarını oluşturmak ve analiz etmek için kullanılabilir. Blok kütüphanesine dahil edilen özel modeller, çeşitli ideal olmayan durumları ve gürültüyü içerir. NEMSUITE, yaygın olarak kullanılan kilitli amplifikatör tabanlı kurulumlara eşdeğer bir yazılım olarak tasarlanmıştır. NEMSUITE ile elde edilebilecek analiz ve simülasyon sonuçları deneysel ölçümlerle karşılaştırılabilir. NEMSUITE, çok hızlı analize dayalı model değerlendirmelerinin yanı sıra çeşitli gürültü kaynakları ve özelleştirilebilir sensör olaylarını içeren ayrıntılı stokastik simulasyonlar dahil olmak üzere kullanıcı tarafından seçilebilen analiz modlarına sahiptir. Analiz ve simülasyon sonuçları, yorumlama kolaylığı için doğrudan Allan sapmalarına veya fraksiyonel rezonans frekans güç spektral yoğunluklarına eşlenir. NEMSUITE iki analiz modu sunar. Tam stokastik simülasyon modu en doğru sonuçları verir ancak çalışması saatler sürer. Hızlı analize dayalı model değerlendirme modu, uzun stokastik simülasyonlardan kaçınır ve pahalı simülasyonlar tarafından üretilenler ile çok iyi eşleşen sonuçlar üretir. Hızlı analiz modu, ayrıntılı bir analitik teoriye ve hibrit kurulumları kapsayacak şekilde genişlettiğimiz standart modellere dayanmaktadır. Literatürde incelenen ve şu anda kullanımda olan hemen hemen tüm rezonans frekansı izleme şemalarına karşılık gelen NEMSUITE modellerini ürettik, örn., geri beslemesiz, frekans kilitli döngü ve kendi kendine devam eden osilatör şemaları ve hibrit olanlar. Bu modeller NEMSUITE'te örnek olarak yer almaktadır. NEMSUITE'in, çeşitli sensör tasarımlarının, pahalı ve zaman alıcı deneylerde test edilmeden önce titizlikle değerlendirilebileceği, karşılaştırılabileceği ve ayrıca deneysel verileri doğrulamak için güvenilir bir platform olarak hizmet edebileceğine inanıyoruz.
Özet (Çeviri)
We present NEMSUITE, a software tool for the analysis and simulation of nanoelectromechanical sensing systems based on resonance frequency tracking. NEMSUITE consists of a custom Matlab® Simulink® block library and associated Matlab® scripts that run in the background. NEMSUITE can be used to build and analyze NEMS based sensing schemes with the familiar graphical Simulink® interface. Custom models included in the block library capture various nonidealities and noise. NEMSUITE is designed as a purely software equivalent to widely used lock-in amplifier based setups. Analysis and simulation results that can be obtained with NEMSUITE can be directly compared with experimental measurements. NEMSUITE features user selectable analysis modes, including very fast analysis-based model evaluations as well as detailed stochastic simulations that include various sources of noise and customizable sensor events. Analysis and simulation results are directly mapped to Allan Deviations or fractional resonance frequency power spectral densities for ease of interpretation. NEMSUITE offers two analysis modes. Full stochastic simulation mode produces the most accurate results but takes hours to run. Fast analysis-based model evaluation mode avoids lengthy stochastic simulations and produces results that very well match the ones produced by expensive simulations. The fast analysis mode is based on a detailed analytical theory and canonical models that we extend to cover hybrid setups. We have implemented NEMSUITE models corresponding to almost all resonance frequency tracking schemes studied in the literature and currently in use, e.g., the feedback-free, frequency-locked loop, and self-sustained oscillator schemes, and other hybrid ones. These models are included in NEMSUITE as examples. We believe that NEMSUITE can serve as a trusted platform through which various sensor conceptions can be rigorously evaluated and compared before they are tested in expensive and time consuming experiments, as well as to corroborate experimental data.
Benzer Tezler
- Explorations on optomechanical devices for energy sink applications
Enerji sönümleme uygulamalarında optomekanik aygıtların kullanımı
CHULHYEONG LEE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- Faz modları kullanılarak silindirik dizi antenlerinin hızlı tasarımı ve analizi
Fast analysis and design of cylindrical array antennas via phase modes
HASAN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÖZDEMİR
- Fast simulation and modeling of scattering from targets in MIMO imaging systems
ÇGÇÇ görüntüleme sistemlerindeki hedeflerin saçılmasının hızlı benzetimi ve modellenmesi
YUNUS EMRE GÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ALATAN
- Dikdörtgen şekilli mikroşerit antenlerin vekil model yöntemi ile analizi: Rezonans frekansı ve bant genişliği hesabı için modelin oluşturulması ve eniyilenmesi
The analysis of rectangular microstrip antennas using surrogate model: Construction and optimizaion of the model for computation of the resonant frequency and bandwidth
FEYZA TOKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ ÜSTÜN
- Lantani̇t metal i̇yonlarinin i̇letkenli̇k dedektörü kullanılarak kapi̇ler elektroforez yöntemi̇ i̇le ayrilmasi
Separation of lanthanides ions by capillary electrophoresis with contactless conductivity dedection
HAYRİYE ECEM YELKENCİ