عنوان

طراحی و شبیه‌سازی سنسور آکوستیکی سطحی تنش-کرنش با استفاده از کریستال‌های فنونی

Number

پ۲۵۳۲۱

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی و شبیه‌سازی سنسور آکوستیکی سطحی تنش-کرنش با استفاده از کریستال‌های فنونی

First Statement of Responsibility

محمد قویدل وحید

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۵۹ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی برق گرایش الکترونیک- سیستم‌های میکرو نانو الکترومکانیک

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۲۸

Text of Note

تنش و کرنش یکی از پارامترهای موردنظر مکانیکی است که اندازه‌گیری آن برای مقاصد خاصی مطلوب است. امروزه سنسورهای مقاومتی برای تشخیص میزان تنش و کرنش در یک‌جهت و یا دو جهت مخالف هم، به‌صورت محصول تجاری در دسترس می‌باشند. بااین‌حال معایب موجود برای این نوع سنسور مانند حساسیت جانبی زیاد به دما و رطوبت، نفوذپذیری از محیط اطراف، تشخیص میزان تنش و کرنش در یک یا دو جهت و ابعاد نسبتاً بزرگ باعث می‌گردد تا استفاده از این نوع سنسور تنش و کرنش بسیار محدود گردد. از سویی سنسورهای موج سطحی صوتی که در طی سال‌های اخیر با موفقیت فراوانی پا به عرصه سنسورها نهادند، که فارغ از بسیاری از مشکلات بیان‌شده برای سنسورهای مقاومتی می‌باشند. مزیت‌هایی که سنسورهای موج صوتی سطحی دارا می‌باشند از قبیل مصونیت از سیگنال‌های محیطی و مقاومت در برابر نویز، ابعاد بسیار کوچک، ساختار ساده و توان مصرفی پایین و ... باعث گردیده که محققان عرصه سنسورها به تلاش در جهت تحقق سنسور تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی با مزایای منحصربه‌فرد خود دست زنند. طی سال‌های اخیر، تلاش‌هایی در جهت دستیابی به سنسورهای تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی انجام‌شده، اما همگی دارای کاستی‌هایی می‌باشند. از طرفی مطالعه و به‌کارگیری کریستال‌های فنونی در سنسورهای موج صوتی سطحی باعث افزایش کاربرد این سنسورها در مخابرات، صنعت، شیمی، زیست‌شناسی و پزشکی گردیده است. در این پژوهش هدف طراحی یک سنسور تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی با به‌کارگیری کریستال‌های فنونی است به‌طوری‌که تا حد ممکن فارغ از محدودیت‌هایی باشد که در یک سنسور تنش و کرنش می‌تواند دارا باشد. در این راستا، ابتدا مدلی جامع برای شبیه‌سازی سنسورهای تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی ارائه گردیده و نحوه عملکرد کریستال‌های فونونی بررسی گردیده است سپس با استفاده از همین مدل، شبیه‌سازی سنسورهای تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی با به‌کارگیری کریستال‌های فونونی صورت می‌پذیرد. درنهایت و پس از ارزیابی نتایج شبیه‌سازی‌ها، سنسور تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی با دو ساختار کریستال‌های فونونی ارائه می‌گردد که توانایی سنجش میزان کرنش تا بیشترین دقت موردنظر، در بازه صفر تا 400+ میکرو کرنش برای کرنش محوری دارد. در انتها نتیجه حاصله با اثر کرنش بر روی سنسور بدون کریستال فونونی مقایسه می‌گردد.فصل اول این پایان‌نامه شامل کلیات تحقیق و مفاهیم اساسی مرتبط با آن می‌باشد. فصل دوم جزئیاتی در مورد تئوری مسئله و مدلی جامع برای شبیه‌سازی سنسور تنش و کرنش مبتنی بر فیبر نوری و کریستال‌های فونونی ارائه می‌دهد. فصل سوم نتایج حاصل از شبیه‌سازی سنسورهای تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی با کریستال‌های فونونی را دربرمی گیرد. ارزیابی اثرات انواع تنش‌های محوری و متعاقباً اندازه‌گیری کرنش متناسب با آن در فصل چهارم گردآوری گردیده است.درنهایت پنجم شامل نتیجه‌گیری و پیشنهادات پایان‌نامه است.هدف: هدف از این پژوهش مطالعه و شبیه‌سازی سنسور تنش- کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی با به‌کارگیری کریستال‌های فونونی جهت اندازه‌گیری کرنش‌های محوری می‌باشد.روش‌شناسی پژوهش: مطالعه پژوهش‌های پیشین و شبیه‌سازی با روش المان محدودیافته‌ها: طراحی و شبیه‌سازی سنسور صوتی سطحی و کریستال‌های فونونی انجام‌یافته و اندازه‌گیری انواع کرنش‌های محوری با استفاده از این سنسور صورت پذیرفته است. نتیجه‌گیری: طراحی و شبیه‌سازی سنسور تنش و کرنش مبتنی بر موج صوتی سطحی با دو ساختار کریستال فونونی متمایز

Text of Note

Abstract: Stress and strain is one of the desired mechanical parameters, the measurement of which is desirable for certain purposes. Today, resistance sensors are commercially available to detect stress and strain in one direction or two opposite directions. However, the disadvantages of this type of sensor such as high sensitivity to temperature and humidity, permeability to the environment, detection of stress and strain in one or both directions and relatively large dimensions make the use of this type of stress and strain sensor very limited. . On the other hand, surface sound wave sensors that have successfully entered the field of sensors in recent years, which are free from many of the problems expressed for resistive sensors. The advantages that surface sound wave sensors have, such as protection from environmental signals and noise resistance, very small dimensions, simple structure and low power consumption, etc., have led researchers in the field of sensors to try to achieve stress sensors and Surface sound wave-based strain with its unique benefits. In recent years, efforts have been made to achieve surface tension and strain sensors based on sound waves, but all have shortcomings. On the other hand, the study and application of technical crystals in surface sound wave sensors has increased the application of these sensors in telecommunications, industry, chemistry, biology and medicine. In this research, the aim is to design a stress and strain sensor based on a surface sound wave using technical crystals so that it is as free as possible from the limitations that a stress and strain sensor can have. In this regard, first, a comprehensive model for simulation of stress and strain sensors based on surface sound wave is presented and the performance of phonon crystals is investigated. Then, using the same model, simulation of stress and strain sensors based on surface sound wave with Phonon crystals are used. Finally, after evaluating the simulation results, a stress and strain sensor based on surface sound wave with two phonon crystal structures is presented, which has the ability to measure the amount of strain to the maximum accuracy, in the range of zero to +400 micro-strain for strain. It has an axis. Finally, the result is compared with the strain effect on the sensor without a phonon crystal.The first chapter of this dissertation contains the generalities of the research and the basic concepts related to it. The second chapter provides details on problem theory and a comprehensive model for simulating fiber-based stress and strain sensors and phonon crystals. Chapter 3 presents the results of simulation of stress and strain sensors based on surface sound wave with phonon crystals. Evaluation of the effects of various axial stresses and subsequent strain measurements are collected in the fourth chapter. Finally, the fifth includes the thesis conclusions and suggestions.Research aim: The purpose of this study is to study and simulate the stress-strain sensor based on surface sound wave using phonon crystals to measure axial strains.Research method: Study of previous research and finite element simulationFindings:The design and simulation of surface sound sensors and phonon crystals have been done and the axial strains have been measured using this sensor.Conclusion: Design and simulation of stress and strain sensor based on surface sound wave with two distinct phonon crystal structures

Variant Title

Design and simulation of surface acoustic strain-stress sensor via phononic crystals

Entry Element

‏قویدل وحید،

Part of Name Other than Entry Element

‏محمد

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏بهرامی،

Part of Name Other than Entry Element

‏منوچهر

Dates

استاد راهنما

Entry Element

‏ تبریز