Wireless meta-structured RF probes for vibration sensing
Titreşim algılama için kablosuz meta-yapılı RF probları
- Tez No: 830291
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR, PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Titreşim sinyalleri, takip etme amaçları için bir çok farklı alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Titreşimi algılamak ve karakteristiğini incelemek, özellikle inşaat ve makine alanlarında hasar bulma ve takibi için kritik öneme sahiptir. Bu yapılara/makinelere gelebilecek olası hasarların tespiti, hem insan sağlığını korumak hem de olası hasarların maliyetini azaltmak için uygun maliyetli ve kullanımı kolay çözümler gerektirir. Bu tezde, çeşitli yapı ve makinelerin sağlığını ve bütünlüğünü izlemek için verimli ve güvenilir bir çözüm sunmak amacıyla, yüksek çözünürlüklü ve gerçek zamanlı kablosuz izleme yetenekleri sunan yeni bir sınıf meta-yapı tabanlı titreşim probları önerdik ve geliştirdik. Radyo frekansı (RF) alanında çalışan bu sensör konsepti, her biri birbirine göre hareket etmekte serbest olan iki tane iç içe bölünmüş halka rezonatörünün (NSRR=Nested Split Ring Resonator) yakın-alan kuplajına dayanır. NSRR'lerden birinin bağlı olduğu bir yüzeyde meydana gelen mekanik titreşime yanıt olarak, bir alıcı-verici anten tarafından NSRR çiftinden okunan elektromanyetik dalganın genliği monoton bir şekilde değişir. Böylece geniş bir RF aralığında sistemin mekanik titreşimleri algılama yeteneğine sahip olmasını sağlar. Düşük genliklerde bile kablosuz titreşim algılamayı mümkün kılan bu algılama mimarisinin en önemli avantajı, eşleşmiş NSRR probları arasındaki boşluğa çok güçlü bir şekilde bağlı olmasıdır. Deneysel bulgular, bu sistemin 50 μm kadar düşük titreşim genliklerini kablosuz olarak ölçebildiğini göstermektedir. Aynı derecede önemli diğer bir durum ise ortalama %1.2'lik hata oranıyla 38.4 μm'lik yüksek düzeyde bir titreşim çözünürlüğü (iki yakın titreşim genliğinin birbirinden ayırt edilebildiği minimum fark) sağlanmasıdır. Bu algılama sistemi, 866 kHz/mm'lik bir hassasiyet seviyesi sunmaktadır. Önerilen sistemin kablosuz ve pasif doğası, NSRR problarımızın maliyet etkinliği ile birlikte, uzaktan yapısal sağlık izleme, deformasyon tespiti ve titreşim dalgası izleme dahil olmak üzere bir dizi gerçek hayat uygulaması için oldukça umut vericidir.
Özet (Çeviri)
Vibration signals are widely used for different monitoring purposes in numerous areas of applications. Sensing vibration and examining its properties play a critically important role essential to damage monitoring especially in the fields of construction and machinery. Detection of possible damages to these structures/machines requires cost-effective and easy-to-use solutions both to protect human health and/or reduce the cost of potential damage to the structures/machines. In this thesis, to offer an efficient and reliable solution for monitoring the health and integrity of various structures and machinery, we proposed and developed a new class of meta-structure based vibration probes that offer high-resolution and real-time wireless monitoring capabilities in vibration sensing. Operating in the radio frequency (RF) domain, this sensor concept relies on the near-field coupling of two nested split ring resonators (NSRRs), each of which is free to move toward each other. In response to the mechanical vibration occurring on a surface to which one of the NSRRs is attached, the amplitude of the electromagnetic wave read out only in vertical direction with respect to the NSRR probe from the coupled-NSRR pair by a transceiver antenna monotonously changes, making the sensing system capable of detecting mechanical vibrations over a wide RF range. The most important advantage of the proposed sensing architecture is that the resonant frequency read-out is very strongly dependent on the spacing between the coupled-NSRR probes, which makes wireless vibration detection at low amplitudes possible. The experimental findings show that this system can wirelessly measure vibration amplitudes as low as 50 μm. Equally important, this opportunely enables a high level of vibration resolution of (differentiation of two close vibration amplitudes separated by) 38.4 μm with an average error rate of only 1.2%. The sensing system exhibits a sensitivity level of 866 kHz/mm. The wireless and passive nature of the proposed system, together with the cost-effectiveness of our NSRR probes, make it highly promising for real-life applications including remote structural health monitoring, deformation detection, and vibration wave monitoring.
Benzer Tezler
- 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
- RF parmak izi kullanılarak IoT cihaz tanımada meta aşırı öğrenme makinası tabanlı başarım analizi
Meta extreme learning machine based performance analysis for IoT device identification using RF fingerprint
HÜSEYİN PARMAKSIZ
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiElektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CİHAN KARAKUZU
- Kendi gücünü sağlayan kablosuz iletişim sistemlerinde enerji toplayıp depolayan yeşil enerjiler için minyatürleştirilmiş mikrostrip devrelerin geliştirilmesinin sistematik bir yaklaşımı
A systematic approach of developing miniaturized microstrip circuitries for harvesting green energies in self-powered wireless communication systems
YASIR ISAM MOHAMMED AL ADHAMI
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ERGUN ERÇELEBİ
- Reconfigurable miniaturized microstrip antenna based metamaterials for portable wireless biomedical applications
Başlık çevirisi yok
AREEG AL - SHAIKHLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN NURİ UÇAN
- Constructing graph theoretical structures using meta-heuristic algorithms
Üst-sezgisel algoritmalar kullanılarak çizge teorik yapıların oluşturulması
ZÜLEYHA AKUSTA DAĞDEVİREN
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiUluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR KORUKOĞLU