طراحي و ساخت حسگر بهبود يافته مشخصات الكترومغناطيسي مواد بر پايه رزوناتورهاي كوچك مسطح

كارشناسي ارشد

امروزه استفاده از حسگرهاي مايكروويو در كاربردهاي مختلف بسيار مورد توجه قرار گرفته است. دسته¬اي از حسگرهاي مايكروويو كه مبتني بر ساختارهاي تشديد كننده كوچك هستند، در تعيين مشخصات الكترومغناطيسي مواد (گذردهي الكتريكي، تانژانت تلفات الكتريكي، نفوذپذيري مغناطيسي، تانژانت تلفات مغناطيسي) به¬كار گرفته مي¬شوند. در اين پايان¬نامه يك حسگر مبتني بر تشديد كننده مكمل شكافدار حلقوي براي تعيين مشخصات كامل مواد مگنتودي¬الكتريك (موادي كه هم خاصيت الكتريكي و هم خاصيت مغناطيسي دارند) معرفي شده¬است. با قرار گرفتن ماده در معرض ميدان¬هاي الكتريكي و مغناطيسي تشديدكننده، توزيع ميدان¬ها با اختلال روبرو مي¬شود كه در نتيجه¬ي آن فركانس تشديد و ضريب كيفيت ساختار تغيير مي¬كند. با اتصال حسگر به تحليلگر شبكه و خواندن ضريب انتقال، فركانس تشديد و ضريب كيفيت حسگر محاسبه مي¬شود. تاثير گذردهي الكتريكي و نفوذپذيري مغناطيسي ماده روي فركانس تشديد و ضريب كيفيت ساختار يكسان است، به¬طوريكه با افزايش هر كدام فركانس تشديد كاهش مي¬يابد. بنابراين تمييز دادن اثر آن¬ها از يكديگر غيرممكن است. از اين¬رو اغلب حسگرهاي ساخته شده در اين زمينه قادر به تعيين يكي از مشخصات الكتريكي يا مغناطيسي ماده هستند. براي غلبه بر اين مشكل، تشديد كننده¬اي طراحي كرده¬ايم كه در فركانس تشديد ميدان¬هاي الكتريكي و مغناطيسي را در دو ناحيه مجزا روي تشديد كننده متمركز مي¬كند. با بارگذاري نمونه يك بار در منطقه تمركز ميدان الكتريكي و يك بار در منطقه تمركز ميدان مغناطيسي و تحليل فركانس تشديد و ضريب كيفيت اندازه¬گيري شده، مقادير گذردهي الكتريكي مختلط و نفوذپذيري مغناطيسي مختلط تعيين مي¬شوند. در اين راستا، حسگر تعيين مشخصات مواد مگنتودي¬الكتريك طراحي و ساخته شد كه در فركانس 48/2 گيگاهرتز عمل مي¬كند. ويژگي مهم حسگر طراحي شده اين است كه با استفاده از يك ساختار و در يك فركانس كاري مي¬تواند چهار مشخصه الكترومغناطيس مواد را با حساسيت و وضوح بالا اندازه¬گيري كند. در ادامه كار تمركز خود را بر روي طراحي حسگر ضريب دي¬الكتريك ماده با ضريب حساسيت بالا قرار داديم و ساختاري با حساسيت بالا براي اندازه-گيري گذردهي الكتريكي مواد طراحي شد و با استفاده از الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات گسسته باينري (BPSO) حساسيت اين حسگر بهبود داده¬شد. حساسيت اين حسگر نسبت به كارهاي قبل افزايش چشمگير داشته¬است.

191813

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر وحيد نيري

مخابرات

دكتر محمد سليماني