Optik fiberli ve MEMS jiroskopların elektronik devrelerinde elektromanyetik uyumluluk analizi ve modellenmesi
Analysis and modeling of electromagnetic compatibility in electronic circuits of optical fiber and MEMS gyroscopes
- Tez No: 790158
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNEŞ YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik uyumluluk, Fiber optik, Hız jiroskopları, MEMS, Electromagnetic compatibility, Fiber optics, Rate gyroscopes, MEMS
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Eylemsiz bir uzaya göre sabit bir eksen etrafındaki açısal hızı ölçmeyi sağlayan jiroskoplar, önemli bir sensör sınıfı olarak ortaya çıkmakta ve uygulamaları sürekli artmaktadır. Navigasyon, güdüm, kontrol ve stabilizasyon gibi birçok uygulamada açısal hızı algılamak için kullanılmaktadırlar. Jiroskoplar, Ataletsel Ölçüm Birimi, Tutum ve Yön Referans Sistemi ve Ataletsel Navigasyon Sistemi gibi karmaşık sistemlerin önemli bir parçasıdır. Bu sistemler havacılık, denizaltı, uzay araçları, uydular, füze sistemleri ve otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Mekanik, optik ve mikro-elektro-mekanik sistemler gibi farklı çalışma prensiplerine dayanan jiroskop türleri mevcuttur. Optik jiroskopların mikro-elektro-mekanik sistem (MEMS) jiroskoplara kıyasla düşük gürültü seviyeleri, hareketli parça içermeme, titreşim ve darbeye karşı dayanıklılık ve ayrıca tasarım ve konfigürasyonda esnekliği içeren birçok avantajı bulunmaktadır. Buna karşı MEMS jiroskopların küçük hacimli ve düşük maliyetli olmak gibi avantajları bulunmaktadır. Bu tezde, interferometrik fiber optik jiroskobun (IFOG) optik kaynağı için akım sürücü ve sıcaklık kontrolü devresi ile alıcı ve geribesleme işlemlerini yapan elektronik devre kartlarının tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bacaklı ve yüzey montaj devre elemanları ile yapılan iki farklı tasarım için IFOG'ların performansları Allan varyans yöntemi ile analiz edilmiş ve ticari sınıf bir MEMS jiroskop ile karşılaştırılmıştır. Tasarlanan elektronik devre kartlarının otomotiv ve askeri elektromanyetik uyumluluk standartlarına göre iletilen ışıma ve yayılan ışıma testlerinin benzetimleri gerçekleştirilerek karşılaştırmalı analizi yapılmıştır. Kart tasarımına bağlı akım ve güç yoğunluklarındaki değişimler ile termal kamera ölçümleri ile elde edilen ısınma problemleri karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Ayrıca sıcaklığın ölçülebilir minimum açısal hıza etkisi incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Gyroscopes, which enable measuring the angular velocity around a fixed axis with respect to an inertial space, emerge as an important sensor class and their applications are constantly increasing. They are used to detect angular velocity in many applications such as navigation, guidance, control, and stabilization. Gyroscopes are an essential part of complex systems such as Inertial Measurement Unit, Attitude and Heading Reference System, and Inertial Navigation System. These systems are widely used in aviation, submarines, space vehicles, satellites, missile systems, and the automotive industry. There are types of gyroscopes based on different operating principles such as mechanical, optical, and micro-electro-mechanical systems. Optical gyroscopes have many advantages over micro-electro-mechanical system (MEMS) gyroscopes, including low noise levels, no moving parts, resistance to vibration and shock, as well as flexibility in design and configuration. On the other hand, MEMS gyroscopes have advantages such as small size and low cost. In this thesis, the design of the electronic circuit boards that operate as current driver and temperature control circuit for its optical source, as well as executing the receiver and feedback operations of the interferometric fiber optic gyroscope (IFOG) has been achieved. IFOG performances for two different designs performed with through hole and surface mount technology circuit elements have been analyzed by the Allan variance method and compared with a commercial grade MEMS gyroscope. Comparative analysis of the designed electronic circuit boards has been carried out by simulating the conducted emission and radiated emission tests according to automotive and military electromagnetic compatibility standards. The changes in current and power densities due to the board design and the heating problems obtained by thermal camera measurements have been compared and analyzed. In addition, the effect of temperature on the detectable minimum rotation rate has been investigated.
Benzer Tezler
- Development of resonance tracking and optical readout methods for MEMS sensor arrays
MEMS sıra-algılayıcılar için tınlaşım takip ve optik okuma yöntemlerinin geliştirilmesi
ARİF MUSTAFAZADE
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Enerji kablosunda oluşan sıcaklık ve gerilmeleri optik fiberli algılayıcılarla algılama benzetimleri
Sensing simulations of the temperatures and strains occured on power cable by the optical fiber sensors
ABDURRAHMAN GÜNDAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ YILMAZ
- Optik fiberli brillouin ve dağınık raman kuvvetlendiricilerinin matlab nümerik çözümleri ile performans analizleri
The performance analysis of brillouin and distributed raman fiber amplifiers using matlab numerical solution
FİKRİ SERDAR GÖKHAN
Doktora
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ YILMAZ
- Optik fiberli dağınık algılamalı sistemlerde ısıl etkilerin analizi ve modellenmesi
Analysis and modelling of the thermal effects in optical fiber distributed sensing systems
ABDURRAHMAN GÜNDAY
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ YILMAZ
- Optik fiberli dağınık akustik algılama ile hedef tespiti ve sistem optimizasyonu
Başlık çevirisi yok
MERT BİLGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDURRAHMAN GÜNDAY