Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu về cảm biến thụ động không dây dạng sóng âm bề mặt

Luận án "Nghiên cứu về cảm biến thụ động không dây dạng sóng âm bề mặt" được thực hiện nhằm nghiên cứu sự 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; xây dựng thuật toán đọc thông tin phản hồi đồng thời từ các cảm biến thành phần trong hệ đa cảm biến SAW đường trễ phản xạ (Reflective Delay Lines-RDL) được mã hóa theo phương pháp tần số trực giao (Orthogonal Frequency Coding-OFC).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu về cảm biến thụ động không dây dạng sóng âm bề mặt BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THU HÀNGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN THỤ ĐỘNG KHÔNG DÂY DẠNG SÓNG ÂM BỀ MẶT Ngành : Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số : 9520216 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – 2023 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS Hoàng Sĩ Hồng 2. TS. Cung Thành Long Phản biện 1: PGS.TS Thái Quang Vinh Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Quang Hoan Phản biện 3: TS. Võ Tá HoàngLuận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tài Sự ra đời của các cảm biến không dây, về cơ bản là một sựchuyển đổi công nghệ lớn trong những thập kỷ qua. Với các ưu điểmnổi trội như không cần hệ thống dây cấp nguồn, mềm dẻo, linh hoạttrong việc cấu hình lắp đặt, dễ dàng mở rộng quy mô hệ thống theothời gian bằng việc bổ sung thêm các cảm biến và bộ đọc mới với vaitrò là các nút, tạo thành mạng cảm biến, đáp ứng được yêu cầu“Internet vạn vật” (Internet of Things-IoT). Các mạng cảm biếnkhông dây này cho phép kết nối trực tiếp qua mạng dữ liệu di độngWi-fi, 3G hoặc 4G dẫn đến việc truy cập, giám sát thông số hệ thốngrất thuận lợi [1-2]. Xét về vấn đề tài chính để đầu tư và duy trì, pháttriển hệ thống thì việc sử dụng cảm biến không dây cũng mang lạinhiều lợi thế, tuy rằng chi phí ban đầu có thể cao hơn so với cảmbiến có dây nhưng khi có yêu cầu về dịch chuyển hay sửa đổi nàotrong tương lai sẽ có chi phí thấp hơn [3-4]. Các cảm biến và mạngcảm biến nối dây có thể vẫn đáp ứng được yêu cầu về độ tin cậy vàổn định cho các hệ thống điều khiển, tuy nhiên công nghệ không dâyhứa hẹn chi phí lắp đặt thấp hơn so với các cảm biến có dây bởi hạnchế được kỹ thuật nối cáp. Xu thế trong việc sử dụng các cảm biếnkhông dây hiện nay hướng về loại tự cấp nguồn, nghĩa là chúng sửdụng các nguồn năng lượng thu được từ môi trường xung quanh đểhoạt động. Những thay đổi nhỏ từ môi trường như chuyển động, ápsuất, ánh sáng, nhiệt độ, độ rung hoặc sử dụng các sóng tần số vôtuyến (Radio Frequency-RF) để cấp nguồn cho cảm biến giúp chúnghầu như không cần bảo trì [5]. Cảm biến loại này là sự lựa chọn hợplý cho nhiều ứng dụng công nghiệp, cảm biến và thiết bị thu thập, xửlý dữ liệu phải đặt trong môi trường khắc nghiệt và khó khăn trongviệc đi dây, chẳng hạn như trong các cấu trúc bê tông lớn, hoặc đượcgắn làm thẻ nhận dạng trong các sản phẩm hàng hóa. Các lĩnh vựcnhư vận tải quân sự và dân dụng, sản xuất, y sinh và an ninh tuy cócác đặc thù riêng biệt về môi trường, phạm vi hoạt động của thiết bịnhưng đều có yêu cầu về đo lường và giám sát các thông số trong hệthống. Chính vì vậy nên nhu cầu về các cảm biến có kích thước nhỏ,thông minh, tin cậy có khả năng giám sát nhiều thông số của môitrường, vật lý, hóa học và sinh học ngày càng gia tăng [6]. Việc 1nghiên cứu, thiết kế, cải thiện đặc tính các cảm biến không dây cókích thước nhỏ, hiệu quả về chi phí và đáng tin cậy đặt ra nhữngthách thức lớn đối với cộng đồng khoa học. Cảm biến sóng âm bề mặt (Surface Acoustic Wave-SAW) là mộttrong các cảm biến không dây được phát triển nhanh chóng trongthời gian gần đây và trở thành một trong các giải pháp khả thi chocác ứng dụng đo lường và nhận dạng [7]. Điều thú vị là SAW có khảnăng ứng dụng với cả hai vai trò là thẻ nhận dạng, thẻ cảm biến hoặcđảm nhiệm cả hai, như vậy dữ liệu từ các thẻ SAW gửi về bộ đọcchứa cả thông tin đo và mã nhận dạng. Các cảm biến và thẻ nhậndạng dựa trên SAW mang lại nhiều lợi thế. Với khả năng hoạt độngkhông dây, chúng đã được sử dụng để giám sát các bộ phận chuyểnđộng và quay hoặc trong các vị trí khó khăn trong việc thay thế pin[8]. Bên cạnh đó, SAW còn đáp ứng được các yêu cầu khắt khe tạinhững nơi có điều kiện môi trường khắc nghiệt chẳng hạn nơi cónhiệt độ cao, áp suất lớn hoặc không gian ngoài vũ trụ nơi tồn tại cácbức xạ ion hóa [9-11]. Các thiết bị SAW hiện nay đã được chế tạothành vô số sản phẩm và ứng dụng trong các lĩnh vực đa dạng như hệthống vi cơ điện tử (Micro Electro Mechanical Systems- MEMS), hệthống viễn thông, cảm biến hóa học và công nghệ sinh học [12-16].Trong khi sự phát triển của cảm biến SAW được thúc đẩy bởi nhucầu ngày càng tăng về giám sát môi trường thì sự phát triển của bộlọc SAW được thúc đẩy bởi sự phát triển bùng nổ của ngành côngnghiệp viễn ...