Luận án Nghiên cứu về cảm biến thụ động không dây dạng sóng âm bề mặt

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN THỤ ĐỘNG KHÔNG DÂY DẠNG SÓNG ÂM BỀ MẶT

Ngành:

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu về cảm biến thụ động không dây dạng sóng âm bề mặt (SAW), một công nghệ tiên tiến đáp ứng yêu cầu của Internet vạn vật (IoT) và giám sát trong môi trường khắc nghiệt. Các cảm biến không dây nói chung và SAW nói riêng mang lại ưu điểm về chi phí lắp đặt thấp, tính linh hoạt và khả năng tự cấp nguồn, giảm thiểu bảo trì. Tuy nhiên, trong hệ thống đa cảm biến SAW, việc chồng lấn tín hiệu và yêu cầu đọc chính xác thông tin từ các cảm biến đặt ra nhiều thách thức, đặc biệt là khi hoạt động ở tần số cao và trong việc tính toán góc pha.

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu trúc cảm biến SAW đến biên độ sóng phản xạ, xây dựng phương pháp tính toán góc pha của tín hiệu phản xạ, và phát triển thuật toán đọc thông tin phản hồi đồng thời từ hệ đa cảm biến SAW đường trễ phản xạ (RDL) được mã hóa theo phương pháp tần số trực giao (OFC).

Luận án đã đạt được hai đóng góp chính: Thứ nhất, đề xuất một phương pháp mới để tính góc trễ pha của tín hiệu phản xạ so với tín hiệu thẩm vấn của cảm biến, có khả năng bao phủ cả trường hợp góc trễ pha lớn hơn 2π, qua đó giải quyết vấn đề nhập nhằng pha. Thứ hai, nghiên cứu và đề xuất thuật toán nhận dạng, đọc đồng thời các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến thành phần trong hệ đa cảm biến được mã hóa bằng phương pháp tần số trực giao, hoạt động ở tần số trung tâm 125MHz và tần số hoạt động của cảm biến đạt 500MHz.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và mô phỏng trên phần mềm Ansys và Matlab, giúp mô phỏng hoàn chỉnh quá trình đọc tín hiệu từ bộ phản xạ và xây dựng các thuật toán cần thiết. Các kết quả mô phỏng đã chứng minh hiệu quả của phương pháp đề xuất, đặc biệt khi áp dụng cho số lượng lớn cảm biến cần đọc đồng thời. Hướng phát triển tiếp theo bao gồm việc tích hợp yếu tố môi trường và nhiễu vào mô hình, nghiên cứu phương pháp mã hóa vị trí của cảm biến và khảo sát điều chỉnh độ dày các bộ phản xạ.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu
• Chương 1: Tổng quan về cảm biến thụ động không dây dạng sóng âm bề mặt
  • 1.1 Cảm biến thụ động không dây SAW đường trễ phản xạ
  • 1.2. Phương pháp mã hóa SAW theo tần số trực giao
• Chương 2: Xây dựng thuật toán đọc pha của tín hiệu phản hồi
  • 2.1 Lựa chọn cấu trúc cơ sở
  • 2.2. Các yêu cầu về mô phỏng
  • 2.3 Cấu trúc tổng thể và thông số ban đầu
  • 2.4 Xây dựng thuật toán đọc pha
• Chương 3: Xây dựng thuật toán đọc đồng thời tín hiệu phản xạ trong hệ đa cảm biến SAW OFC
  • 3.1 Bài toán thiết kế
  • 3.2 Thuật toán ma trận nhận dạng các cảm biến
  • 3.3 Kết quả thực hiện
• Kết luận và hướng phát triển