Nghiên cứu cảm biến thụ động không dây sóng âm bề mặt trong kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN THỤ ĐỘNG KHÔNG DÂY DẠNG SÓNG ÂM BỀ MẶT

1.1. Tổng quan về cảm biến không dây

1.2. Cơ sở lý thuyết về sóng âm bề mặt

1.3. Cấu tạo và nguyên lý của cảm biến SAW đường trễ phản xạ

1.4. Nguyên lý hoạt động

1.5. Phương pháp mô phỏng SAW

1.6. Các phương pháp mã hóa cảm biến SAW RDL

1.6.1. Khái niệm đa truy nhập

1.6.2. Phương pháp mã hóa vị trí thời gian

1.6.3. Phương pháp mã hóa pha

1.6.4. Phương pháp mã hóa theo tần số trực giao

1.7. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐỌC PHA CỦA TÍN HIỆU PHẢN HỒI

2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng các tham số hình học đến sóng phản xạ trong cấu trúc cảm biến SAW RDL

2.1.1. Lựa chọn cấu trúc cơ sở

2.1.2. Lựa chọn các thông số cấu trúc

2.1.3. Các yêu cầu mô phỏng

2.1.4. Quá trình thực hiện và kết quả

2.1.4.1. Cấu trúc tổng thể và các thông số ban đầu

2.1.4.2. Trình tự thực hiện và kết quả

2.1.4.3. Đánh giá ảnh hưởng thời gian đặt điện áp tại IDT đến sóng phản xạ

2.1.4.4. Khảo sát ảnh hưởng số điện cực IDT

2.1.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của số thanh bộ phản xạ

2.1.4.6. Ảnh hưởng tỉ số hóa kim của bộ phản xạ

2.1.4.7. Khảo sát vật liệu của bộ phản xạ

2.1.4.8. Ảnh hưởng độ dầy thanh phản xạ

2.2. Xây dựng thuật toán đọc pha

2.2.1. Xác định các đáp ứng của nút cảm biến SAW sử dụng mô phỏng FEM

2.2.2. Xây dựng thuật toán đọc pha cho bộ đọc sử dụng công cụ Matlab

2.3. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐỌC ĐỒNG THỜI CÁC TÍN HIỆU PHẢN XẠ TRONG HỆ ĐA CẢM BIẾN SAW OFC

3.1. Cơ sở lựa chọn cho bài toán

3.2. Bài toán thiết kế

3.3. Thuật toán ma trận nhận dạng các cảm biến

3.3.1. Hệ phương trình ma trận mối quan hệ giữa tín hiệu của từng cảm biến với tín hiệu chồng lấn

3.3.2. Đánh giá về số lượng các cảm biến SAW có thể nhận dạng được đồng thời và lựa chọn bộ mã cho các cảm biến

3.3.3. Giải phương trình ma trận

3.3.4. Kết hợp hai công cụ phần mềm kiểm chứng thuật toán ma trận

3.4. Xây dựng bộ thông số mẫu ban đầu cho nút cảm biến SAW sử dụng FEM

3.5. Đọc tín hiệu từ đa cảm biến sử dụng công cụ Matlab

3.5.1. Hệ có một cảm biến và 3 bộ phản xạ

3.5.2. Hệ có ba cảm biến và ba bộ phản xạ

3.6. Thuật toán chia khoảng và lọc nghiệm

3.7. Kiểm chứng thuật toán với phương pháp chia khoảng và lọc nghiệm cho hệ có 10 cảm biến và 4 bộ phản xạ

3.8. Kết luận chương 3

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Cảm biến thụ động không dây

Cảm biến thụ động không dây là công nghệ tiên tiến, không yêu cầu nguồn năng lượng bên ngoài. Chúng hoạt động dựa trên năng lượng thu được từ môi trường hoặc sóng vô tuyến. Cảm biến này phù hợp với các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt, nơi việc đi dây phức tạp. Công nghệ không dây mang lại lợi ích về chi phí lắp đặt và bảo trì thấp, đồng thời dễ dàng mở rộng hệ thống. Hệ thống điều khiển hiện đại đang dần chuyển sang sử dụng các cảm biến không dây để tăng tính linh hoạt và hiệu quả.

1.1. Ưu điểm của cảm biến thụ động không dây

Cảm biến thụ động không dây không cần nguồn năng lượng riêng, giúp giảm chi phí vận hành. Chúng có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, nơi việc đi dây khó khăn. Công nghệ không dây cho phép dễ dàng mở rộng hệ thống bằng cách thêm các cảm biến mới. Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến không dây có tính linh hoạt cao, phù hợp với các ứng dụng IoT.

1.2. Ứng dụng trong kỹ thuật điều khiển

Cảm biến thụ động không dây được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Chúng giúp giám sát các thông số môi trường, vật lý, hóa học và sinh học. Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến không dây có thể kết nối trực tiếp qua mạng Wi-fi, 3G hoặc 4G, giúp truy cập và giám sát dữ liệu thuận tiện.

II. Sóng âm bề mặt trong cảm biến

Sóng âm bề mặt (SAW) là công nghệ cốt lõi trong cảm biến thụ động không dây. SAW lan truyền trên bề mặt vật liệu, giúp cảm biến có kích thước nhỏ và độ nhạy cao. Cảm biến sử dụng SAW có thể đo lường các thông số như nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đang ứng dụng rộng rãi công nghệ này để nâng cao hiệu quả hệ thống.

2.1. Nguyên lý hoạt động của SAW

Sóng âm bề mặt (SAW) lan truyền trên bề mặt vật liệu áp điện. Khi có tác động từ môi trường, sóng này thay đổi đặc tính, giúp cảm biến phát hiện các thông số cần đo. Kỹ thuật điều khiển sử dụng SAW để tạo ra các hệ thống giám sát chính xác và đáng tin cậy.

2.2. Ứng dụng của SAW trong tự động hóa

Sóng âm bề mặt (SAW) được ứng dụng trong tự động hóa để giám sát các thông số môi trường và vật lý. Cảm biến sử dụng SAW có thể tích hợp vào các hệ thống IoT, giúp thu thập và xử lý dữ liệu hiệu quả. Hệ thống điều khiển sử dụng SAW có độ tin cậy cao, phù hợp với các ứng dụng công nghiệp.

III. Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đang ứng dụng rộng rãi cảm biến thụ động không dây để nâng cao hiệu quả hệ thống. Cảm biến giúp giám sát các thông số môi trường, vật lý và hóa học. Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến không dây có tính linh hoạt cao, phù hợp với các ứng dụng IoT.

3.1. Ứng dụng trong công nghiệp

Kỹ thuật điều khiển sử dụng cảm biến thụ động không dây để giám sát các thông số trong nhà máy. Tự động hóa giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả. Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến không dây có thể kết nối với các thiết bị IoT, giúp quản lý dữ liệu thuận tiện.

3.2. Ứng dụng trong y sinh

Cảm biến thụ động không dây được sử dụng trong y sinh để giám sát các thông số sức khỏe. Kỹ thuật điều khiển giúp xử lý dữ liệu từ cảm biến, cung cấp thông tin chính xác cho bác sĩ. Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến không dây có độ tin cậy cao, phù hợp với các ứng dụng y tế.

Luận án tiến sĩ về cảm biến thụ động không dây sóng âm bề mặt trong kỹ thuật điều khiển và tự động hóa