Nonlinear modelling of an immersed transmitting capacitive micromachined ultrasonic transducer for harmonic balance analysis
Suyla yüklenmiş kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik çeviricilerin harmonik denge analizi için doğrusal olmayan modeli
- Tez No: 246715
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sonlu eleman methodu (SEM) kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik çeviricilerin (KMUÇ) geçici dinamik rejim analizinde kullanılmakta ve özellikle de membranlar doğrusal olmayan şekilde sürüldüğünde faydalıdır. Geçici rejim SEM analizi, DC gerilim altında çok düşük AC uyarımda dahi KMUÇ'un şiddetli bir şekilde doğrusal olmayan davranış sergilediğini göstermektedir. SEM'in başlıca dezavantajlarından bir tanesi, simulasyon için aşırı zaman gerektirmesidir. Diğer taraftan, Harmonik Denge (HD) analizi, doğrusal olmayan devrelerin denge durumundaki tepkisinin doğru tahminini çok hızlı sağlamaktadır. KMUÇ'un mekanik kısmını modellemek için Mason'ın eşdeğer devresi yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat, özellikle, daldırılmış bir KMUÇ için Mason'ın mekanik LC kısmını katı bir pistonun radyasyon empedansı ile sonlandırmak uygun değildir. Geçici rejim SEM analizini kullanarak membran davranışını araştırdık ve membran hareketinin seri rezonans civarındaki birçok harmoniklerinin yanlarından tutturulmuş bir ışıyıcı olarak modellenebildiğini bulduk. Devre elemanı olarak ortalama hız yerine, membran yüzeyindeki hız dağılımının etkin değerini dikkate aldık. Bu tanım ile membran ağırlığının kinetik enejisi modeldeki ile aynıdır. Yanlarından tutturulmuş bir ışıyıcı için kuvvet ve akım denklemlerini türettik ve ticari bir HD simülatörü kullanarak bunları modelde uyguladık. Olağan modele göre, SEM ile önerilen eşdeğer model arasında çok daha iyi uyuşma gözlemledik.
Özet (Çeviri)
Finite element method (FEM) is used for transient dynamic analysis of capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUT), which is particularly useful when the membranes are driven in the nonlinear regime. A transient FEM analysis shows that CMUT exhibits strong nonlinear behavior even at very low AC excitation under DC bias. One major disadvantage of FEM is the excessive time required for simulation. Harmonic Balance (HB) analysis, on the other hand, provides an accurate estimate of the steady-state response of nonlinear circuits very quickly. It is common to use Mason's equivalent circuit to model themechanical section of CMUT. However, it is not appropriate to terminate Mason's mechanical LC section by a rigid piston's radiation impedance, especially, for an immersed CMUT. We studied the membrane behavior using a transient FEM analysis and found out that for a wide range of harmonics around the series resonance, the membrane displacement can be modeled as a clamped radiator. We considered the root mean square of the velocity distribution on the membrane surface as the circuit variable rather than the average velocity. With this definition the kinetic energy of the membrane mass is the same as that in the model. We derived the force and current equations for a clamped radiator and implemented them in a commercial HB simulator. We observed much better agreement between FEM and the proposed equivalent model, compared to the conventional model.
Benzer Tezler
- Gemi etrafındaki sınır tabakanın incelenmesi
A Study on the boundary layer surrocnding ship hulls
BARIŞ BARLAS
- Doğrusal olmayan yüklere uygun yağlı tip transformatörün tasarımının geliştirilmesi ve standartlardaki kabullerle teorik ve deneysel karşılaştırılması
Developing the design of oil immersed transformers for nonlinear loads and comparison of their theoretical and experimental results with standard assumptions
ALI MAMIZADEH
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRES İSKENDER
- Yağli tip dağitim transformatörlerin doğrusal olmayan dinamik termal modellemesi
Nonlinear dynamic thermal modeling of oil-immersed distribution transformers
ALİ MAMİZADEH
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İRES İSKENDER
- Innovative approach for analyzing thin/thick plates considering nonlinearity and plasticity with damage for various boundary conditions
Çeşitli uç koşullar ile ilgili hasarlı doğrusalsızlığı ve esnekliği dikkate alarak ince/kalın plakaların analizine ilişkin inovatif yaklaşım
MOHELDEEN HEJAZI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İnşaat MühendisliğiJordan Unıversıty Of Scıence And Technologyİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAJAİ AL-ROUSAN
- Kısmi diferansiyel denklemleri çözmek için kuantum makine öğrenmesi algoritmaları
Quantum machine learning algorithms for solving partial differential equations
AFRAH NAJIB ABDULLAH FAREA
Doktora
İngilizce
2026
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR CELEBİ