Fast analysis of nanomechanical resonant sensing systems based on canonical models
Nanomekanik rezonans algılama sistemlerinin kanonik modellere dayalı hızlı analizi
- Tez No: 768066
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPER DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Frekans algılama, Geri besleme yöntemi, Kanonik açıklama analizi, Rezonans, Frequency detection, Feedback method, Canonical explanation analysis, Resonance
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Rezonans frekans takibine dayalı nanoelektromekanik algılama sistemlerinin analizi ve simülasyonu için bir yazılım aracı olan NEMSUITE'i sunuyoruz. NEMSUITE, özel bir Matlab® Simulink® blok kütüphanesinden ve arka planda çalışan ilişkili Matlab® komut dosyalarından oluşur. NEMSUITE, tanıdık Simulink® grafik arayüzü ile NEMS tabanlı algılama şemalarını oluşturmak ve analiz etmek için kullanılabilir. Blok kütüphanesine dahil edilen özel modeller, çeşitli ideal olmayan durumları ve gürültüyü içerir. NEMSUITE, yaygın olarak kullanılan kilitli amplifikatör tabanlı kurulumlara eşdeğer bir yazılım olarak tasarlanmıştır. NEMSUITE ile elde edilebilecek analiz ve simülasyon sonuçları deneysel ölçümlerle karşılaştırılabilir. NEMSUITE, çok hızlı analize dayalı model değerlendirmelerinin yanı sıra çeşitli gürültü kaynakları ve özelleştirilebilir sensör olaylarını içeren ayrıntılı stokastik simulasyonlar dahil olmak üzere kullanıcı tarafından seçilebilen analiz modlarına sahiptir. Analiz ve simülasyon sonuçları, yorumlama kolaylığı için doğrudan Allan sapmalarına veya fraksiyonel rezonans frekans güç spektral yoğunluklarına eşlenir. NEMSUITE iki analiz modu sunar. Tam stokastik simülasyon modu en doğru sonuçları verir ancak çalışması saatler sürer. Hızlı analize dayalı model değerlendirme modu, uzun stokastik simülasyonlardan kaçınır ve pahalı simülasyonlar tarafından üretilenler ile çok iyi eşleşen sonuçlar üretir. Hızlı analiz modu, ayrıntılı bir analitik teoriye ve hibrit kurulumları kapsayacak şekilde genişlettiğimiz standart modellere dayanmaktadır. Literatürde incelenen ve şu anda kullanımda olan hemen hemen tüm rezonans frekansı izleme şemalarına karşılık gelen NEMSUITE modellerini ürettik, örn., geri beslemesiz, frekans kilitli döngü ve kendi kendine devam eden osilatör şemaları ve hibrit olanlar. Bu modeller NEMSUITE'te örnek olarak yer almaktadır. NEMSUITE'in, çeşitli sensör tasarımlarının, pahalı ve zaman alıcı deneylerde test edilmeden önce titizlikle değerlendirilebileceği, karşılaştırılabileceği ve ayrıca deneysel verileri doğrulamak için güvenilir bir platform olarak hizmet edebileceğine inanıyoruz.
Özet (Çeviri)
We present NEMSUITE, a software tool for the analysis and simulation of nanoelectromechanical sensing systems based on resonance frequency tracking. NEMSUITE consists of a custom Matlab® Simulink® block library and associated Matlab® scripts that run in the background. NEMSUITE can be used to build and analyze NEMS based sensing schemes with the familiar graphical Simulink® interface. Custom models included in the block library capture various nonidealities and noise. NEMSUITE is designed as a purely software equivalent to widely used lock-in amplifier based setups. Analysis and simulation results that can be obtained with NEMSUITE can be directly compared with experimental measurements. NEMSUITE features user selectable analysis modes, including very fast analysis-based model evaluations as well as detailed stochastic simulations that include various sources of noise and customizable sensor events. Analysis and simulation results are directly mapped to Allan Deviations or fractional resonance frequency power spectral densities for ease of interpretation. NEMSUITE offers two analysis modes. Full stochastic simulation mode produces the most accurate results but takes hours to run. Fast analysis-based model evaluation mode avoids lengthy stochastic simulations and produces results that very well match the ones produced by expensive simulations. The fast analysis mode is based on a detailed analytical theory and canonical models that we extend to cover hybrid setups. We have implemented NEMSUITE models corresponding to almost all resonance frequency tracking schemes studied in the literature and currently in use, e.g., the feedback-free, frequency-locked loop, and self-sustained oscillator schemes, and other hybrid ones. These models are included in NEMSUITE as examples. We believe that NEMSUITE can serve as a trusted platform through which various sensor conceptions can be rigorously evaluated and compared before they are tested in expensive and time consuming experiments, as well as to corroborate experimental data.
Benzer Tezler
- Explorations on optomechanical devices for energy sink applications
Enerji sönümleme uygulamalarında optomekanik aygıtların kullanımı
CHULHYEONG LEE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- Manyetik bifonksiyonel nano kompozitlerin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve uygulamaları
Synthesis, characterization and applications of magnetic bifunctional nano composites
BARIŞ HULİSİ KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Kitosan/biyomimetik bor nano hidroksiapatit doku iskelesinin diş pulpa-dentin kompleksinin rejenerasyonunda kullanılması
Pulp–dentin complex regeneration by boron doped biomimetic nano hydroxyapatite coated chitosan scaffolds
FARZIN ASGHARI SANA
Doktora
Türkçe
2016
Diş HekimliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARLİN SERPUHİ KİREMİTCİ
- Synthesis and characterizaton of hydrocarbon based nanocomposite membrane for pem fuel cells
Pem yakıt pillerinde kullanmak üzere hidrokarbon bazlı nanokompozit membran sentezi ve karakterizasyonu
MORAD ABDULWHEED RADHA RADHA
Doktora
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL PEHLİVAN
PROF. DR. İRFAN AR
- Yanal akış test kitleri için alternatif tayin pedinin eldesi
Preparation of alternative detection pad for lateral flow assays
AYŞE BOYRAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
KimyaNecmettin Erbakan ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN ZOR