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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4131| Técnicas y análisis avanzados para la medición de materiales de plástico usando sensores resonantes integrados en substrato operando en la banda de 2.5 GHz Analysis and advanced techniques for plastic materials measurements using substrate-integrated resonant sensors operating in the 2.5 GHz band | |
| Dania Covarrubias Martínez | |
| Humberto Lobato Morales | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| sensores resonantes, plásticos, algoritmos de clasificación, análisis de incertidumbre, matriz de covarianza, elipse de confianza, permitividad distribuida, dominio del tiempo, acoplador CRLH. resonant sensors, plastics, classification algorithms, uncertainty analysis, covariance matrix, confidence ellipse, distributed permittivity, time domain, CRLH coupler | |
| En este proyecto de tesis se presentan técnicas avanzadas y métodos novedosos para el análisis y medición de materiales usando sensores resonantes integrados en substrato que operan en la banda de 2.45 GHz. Particularmente, se presenta el estudio de distintos tipos de clasificadores basados en aprendizaje de máquinas para identificar materiales de plástico en forma de pequeños pellets, los cuales introducen niveles considerables de incertidumbre en las mediciones debido a su naturaleza en forma de gránulos; se observa que, a pesar de la incertidumbre, se logran clasificar los materiales con alta precisión. Se propone también un análisis formal estadístico de incertidumbre basado en los parámetros de resonancia del sensor, aplicado a la medición de materiales tipo pellets; este provee figuras relevantes como coeficiente de correlación, matriz de covarianza, y elipses de confianza, resultando de gran utilidad para la medición de materiales granulados. Aunado a lo anterior, se presenta también el diseño y uso de un acoplador con estructuras CRLH (Composite Right/Left-Handed) con la capacidad de acoplar niveles superiores comparado con uno convencional, e integrarlo en el sistema de medición con sensor resonante, lo cual permite usar niveles de potencia menores en razón de 6 dB para mediciones de materiales, incidiendo en el diseño de sistemas de bajo consumo de potencia. Por otra parte, se presenta un sensor y método de medición basado en multi-resonancias para una medición distribuida; esto es, con la capacidad de medir distintos materiales simultáneamente o un objeto con distintos valores de permitividad. El método de análisis se basa en la respuesta de reflexión del sensor en dominio del tiempo. Se corrobora la capacidad de un sensor de tres polos para mediciones distribuidas. Las propuestas presentadas en este trabajo son novedosas; los sensores usados son estructuras compactas, ya que están diseñadas con estructuras CRLH. Las mediciones son en tiempo real y de tipo no destructivas para la muestra. Gracias a estas características, los métodos y propuestas de análisis presentados resultan de gran valor para aplicaciones en la investigación de materiales, industria de plásticos, medicina, alimentos, entre otros. This thesis project presents advanced techniques and novel methods in the measurement of materials using substrate integrated resonant sensors operating in the 2.45 GHz band. Particularly, a study of classifiers based on machine learning is presented in order to identify plastic materials in the form of small pellets, dealing with considerable levels of uncertainty in the measurements due to their nature in the form of granules. It can be observed that the materials are classified with high accuracy. The formal statistical analysis of the uncertainty is proposed based on the resonant parameters of the sensor applied to the measurement of pellet-type materials. This provides relevant figures such as a correlation coefficient, covariance matrix and confidence ellipses, which are useful tools in the measurements and analysis of granular materials. Furthermore, the design and integration of a coupler with CRLH (Composite right-left-hand) structures into the testing system is presented; the ability of the device of coupling higher levels, compared to a conventional one, allows a reduction in the used power level, at a 6 dB ratio, influencing the design of low-power consumption systems. In order to extend sensing capabilities, a sensor and measurement method is presented based on multi-resonances for a distributed measurement. This circuit possess the capability to measure different materials simultaneously or an object having different permittivity properties. The analysis method is based on the sensor's reflection response in the time domain. The capacity of a three-pole sensor for distributed measurements is corroborated. The presented proposals make use of compact sensors and circuits since they are designed with CRLH structures. The measurements are obtained in real time and are non-destructive for the sample. Thanks to these characteristics, the methods and analysis proposals presented are of great value for applications in materials research, plastics industry, medicine, food, among others. | |
| CICESE | |
| 2024 | |
| Trabajo de grado, doctorado | |
| Español | |
| Covarrubias Martínez, D. 2024. Técnicas y análisis avanzados para la medición de materiales de plástico usando sensores resonantes integrados en substrato operando en la banda de 2.5 GHz. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 143 pp. | |
| INGENIERÍA DE LA CONTAMINACIÓN | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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| tesis_Dania Covarrubias Martínez_16 julio 2024.pdf | Descripción completa de la tesis | 13.16 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |