A smart magnetic sensing system for non-destructive material property characterization
Tahribatsiz malzeme özelliği karakterizasyonu için akilli manyetik algilama sistemi
- Tez No: 974582
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT BEKER, DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Biyomühendislik, Electrical and Electronics Engineering, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tahribatsız muayene (NDT) ve değerlendirme yöntemleri, geleneksel tekniklere kıyasla hızlı ve çevrim içi alternatifler sunar. Bu tez, Manyetik Barkhausen Gürültüsü (MBN) ve Fuko Akımı (EC) gibi manyetik tekniklere odaklanmakta olup, bu yöntemler yeni bir manyetik sensörün geliştirilmesinde analiz edilmiş ve uygulanmıştır. Tezin ilk bölümü, fizik temelli analitik bir yaklaşımla kalınlık tahmini üzerine yoğunlaşmaktadır: Fuko Akımı problemi analitik olarak çözülerek gerilim kalınlık grafiklerinin oluşturulması sağlanmıştır. Bu kapsamda, düzenek ve malzeme özellikleri, değişen kalınlıklara sahip iletken bir levha varlığında alıcı bobin üzerindeki gerilimi tahmin etmek amacıyla optimize edilmiş bir algoritmaya verilmiştir. Alıcı bobin üzerindeki gerilim sinyali ölçülüp işlenmiştir. Sinyal işleme adımında, baskın frekans sinüs ve kosinüs projeksiyonlarıyla çıkarılmış ve sabit fazlı bir sinüs dalgasıyla çarpılarak yeniden oluşturulmuştur. Bu işlem, arka plan gürültüsünü ve olası faz kaymalarını tamamen ortadan kaldırmaktadır. Sinyal, 10 tane ölçümün ortalaması alınarak analiz grafikleriyle eşleştirilmiş ve kalınlık tahmini yapılmıştır. Tezin ikinci bölümü, MBN analizi ile malzeme özelliklerinin değerlendirilmesini içermektedir. Barkhausen etkisi, çelik levhalardaki yüzeysel atmosferik pasın tespiti için kullanılmıştır. Her biri 4 patlamadan oluşan MBN sinyalleri analog bir osiloskopla örneklenmiş ve sinyal işleme yazılımına aktarılmıştır. Düşük hesaplama maliyetine sahip yeni bir sinyal işleme algoritması ve evrişimsel sinir ağı (CNN) önerilmiştir; bu sayede hızlı ve doğru pas sınıflandırması sağlanmıştır. DC04 soğuk haddelenmiş kaplamasız çelik levhalar üzerinde gerçekleştirilen deneyler, manyetik sensörün sonuçlarını doğrulamaktadır. Yapılan testler, önerilen sensörün sürekli malzeme özelliği izlenmesi gereken uygulamalar için uygun bir alternatif olduğunu göstermektedir. Endüstriyel sektörlerdeki çeşitli uygulamalarının yanı sıra, bu tür sensörler gelecekte medikal implantlarda malzeme kaybının tespiti, yüzey bozulmasının değerlendirilmesi ve gerilme analizinde kullanılma potansiyeline sahiptir.
Özet (Çeviri)
Non-destructive testing (NDT) and evaluation methods offer fast and online alternatives to other traditional techniques. This thesis focuses on magnetic techniques such as Magnetic Barkhausen Noise (MBN) and Eddy Current (EC), which have been analyzed and applied for the construction of a novel magnetic sensor. The first part focuses on thickness estimation with a physics based analytical approach: The EC problem is solved analytically to create voltage vs. thickness plots. Namely, setup and material properties are provided to an optimized algorithm for the estimation of the pick-up voltage in the presence of a conductive sheet with varying thicknesses. The voltage signal of the pick-up winding is then measured and processed. The signal processing step involves the extraction of the dominant frequency by sine and cosine projection and reconstructing it by multiplying the amplitude with a fixed-phase sine wave resulting in the complete elimination of background noise and possible phase shifts. The signal is then averaged over 10 measurements and the amplitude is mapped to the analytical graphs enabling the estimation of thickness. The second part details the assessment of material properties by MBN analysis. Specifically, the Barkhausen effect is employed to detect superficial atmospheric rust in steel sheets. The MBN signals each composed of 4 bursts per window are sampled with an analog oscilloscope, and inserted to the signal conditioning program. A novel signal processing algorithm and CNN network with a low computational cost is proposed for accurate and fast rust classification. Experiments performed on DC04 cold-rolled uncoated steel sheets validate the results of the magnetic sensor. The tests demonstrate that the proposed sensor is a suitable alternative where continuous material property monitoring is needed. In addition to their various applications in industrial sectors, these types of sensors hold significant potential for future use in detecting material loss, assessing surface degradation, and evaluating stress in biomedical implants.
Benzer Tezler
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Design and synthesis of molecularly imprinted stimuli-responsive hybrid sol-gels for sustained release of donepezil
Duyarlı moleküler imprint hibrit sol-jellerin sentezi ve donepezilin kontrollü salınımda kullanımı
SERAP ALACA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN GÜNEY
- Piezoelektrik malzemelerin bünye denklemleri
Constituve equations of piezoelectric materials
SEMİH DOĞRUKOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. REŞİT USAL
- Savaş alanında durumsal farkındalık için yapay zeka destekli veri füzyonu
Artificial intelligence-assisted data fusion for situational awareness in the battlefield
HAVVANUR BOZÖMEROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EBU YUSUF GÜVEN
- Multi - capsule endoscopy: Demonstrations of inter - capsular control and (tactile) sensing
Çoklu - kapsül endoskopi: Kapsüller arası kontrol ve (dokunsal) algılama yöntemleri
FURKAN PEKER
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU