BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  22,689,920
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Khoa học kỹ thuật và công nghệ

BB

Đỗ Duy Phú, Nguyễn Văn Tuấn, Lê Văn Vinh(1), Hoàng Sĩ Hồng

Mô phỏng cảm biến sóng âm bề mặt đo từ trường sử dụng mô hình ma trận truyền kết hợp với mô phỏng FEM

Simulation of the SAW sensor measuring magnetic fields using the transmission matrix model combined with FEM simulations

Chuyên san Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa

2024

2

59-65

Nghiên cứu này đề xuất mô hình ma trận truyền [ABCD] cholớp nhạy từ FeNi dùng trong cảm biến từ dạng sóng âm bềmặt (SAW-MO). Tần số trung tâm và kích thích tín hiệu đođến đầu vào cho cảm biến thông qua đặc tính vm-H được xácđịnh bằng phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn (FEM)trên cấu trúc FeNi/IDT/ST-Quartz. Kết quả mô phỏng tần sốtrung tâm và đáp ứng làm việc của cảm biến cho thấy môphỏng theo phương pháp FEM và mô phỏng theo phươngpháp ma trận truyền (TM) là có sự tương quan. Vì vậy, môhình ma trận truyền [ABCD] đã đề xuất cho lớp nhạy từ FeNilà đúng đắn và phù hợp. Bên cạnh đó, khảo sát cũng chỉ ra sựhợp lý và phù hợp hơn của đường đặc tính vm-H bậc ba so vớiđặc tính bậc hai trong mô hình ma trận truyền của lớp nhạy từFeNi. Độ chính xác và sự phù hợp được thể hiện thông qua xuthế và hình dáng trên đáp ứng làm việc của cảm biến.

This study proposes the transmission matrix model [ABCD] for the FeNi magnetic sensitive layer used in surface acoustic wave magnetic(SAW-MO) sensors. The center frequency and input excitation to the sensor through the vm-H characteristic are determined by finite elementsimulation (FEM) on the FeNi/IDT/ST-Quartz structure. The simulation results of the center frequency and sensor's working response showthat simulations by the FEM method and simulations by the transmission matrix (TM) method are correlated. Furthermore, the survey alsoindicates the more reasonable and suitable of the third-order vm-H characteristic curve compared to the second-order characteristic in thetransmission matrix model of the FeNi magnetic sensitivity layer. These accuracy and suitability are expressed through the trend and shapeof the sensor's working response.

Xem toàn văn
  • [1] Heyliger, P.; Ledbetter, H.; Kim, S. (2003), Elastic constants of natural quartz,J. of Acoustical Society of America
  • [2] Zadeh, K. K.; Trinchi, A.; Wlodarski, W.; Holland, A. (2002), Love-mode ZnO/ST-cut quartz device for sensing,Sensors Actuators A: Physical
  • [3] Tong, J.; et al. (2017), Magnetostrictive FeNi coated SAW current sensor,Applied Sciences
  • [4] Sun, Y.; Jia, Y.; Zhang, Y.; et al. (2021), FeGa thin film enhanced SAW current sensor,Applied Sciences
  • [5] Hong, H. S. (2015), Mô hình mạch tương đương trong mô phỏng tần số cộng hưởng SAW,Tạp chí NC KH&CN Quân sự
  • [6] Priya, R. B.; Venkatesan, T.; Pandya, H. M. (2016), Comparison of SAW delay line modeling techniques,J. Environ. Nanotechnol
  • [7] Krishnamurthy, S. (2007), Wireless passive SAW sensing system,Western Michigan University
  • [8] Atkinson, G. (2009), Comparison of SAW modeling methods,Nanotech Conference and Exposition
  • [9] Park, K.-C.; Yoon, J. R. (2011), TLM modeling for SAW hydrogen sensor,Japanese J. of Applied Physics
  • [10] Govindarajan, R. S.; Rojas-Nastrucci, E.; Kim, D. (2020), Flexible SAW strain sensor for structural monitoring,Proc. SPIE Sensors & Smart Structures
  • [11] Jesus, R. C.; Carvalho, E. A.; Tamarin, O.; et al. (2022), Equivalent circuit models for SAW delay line sensors,IEEE Sensors Journal
  • [12] Zhang, X.; Xu, Y.; Pan, M.; Fan, Y.; Zhang, H. (2006), Modeling of wireless passive SAW sensors,IEEE Int. Conf. on Communication Technology
  • [13] Ramachandran, N. V. (2018), Flexible SAW sensor for strain sensing,—
  • [14] Schwelb, O.; Adler, E.; Slaboszewicz, J. (1990), Modeling of SAW grating filters,IEEE Trans. Ultrason., Ferroel., Freq. Control
  • [15] Wilson, W.; Atkinson, G. (2009), Comparison of transmission line methods for SAW modeling,—
  • [16] Hashimoto, K.-y.; Yamaguchi, H. (1996), Simulator for leaky SAW devices using coupling-of-modes,IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings
  • [17] Plessky, V.; Koskela, J. (2000), Coupling-of-modes analysis of SAW devices,Int. J. High Speed Electronics Systems
  • [18] Wang, W.; Lee, K.; Yang, S.; Hwang, J.; Kim, G. (2006), Optimized SAW-based pressure sensor via equivalent circuit,Proc. IEEE NEMS
  • [19] Wilson, W.; Atkinson, G. (2007), Frequency domain modeling of SAW devices,NSTI Nanotech Conf.
  • [20] Hartmann, C. S.; Bell, D. T.; Rosenfeld, R. C. (1973), Impulse model design of SAW filters,IEEE Trans. Microwave Theory Techniques
  • [21] Hong, H. S. (2022), Piezoelectric substrate effect on SAW-magnetostriction sensor,VNUHCM J. Eng. Tech.
  • [22] Hoang, H. S. (2024), Effect of FeNi-AlN layer thickness on magnetic SAW sensors,Bull. Electr. Eng. Informatics
  • [23] Schmalz, J.; et al. (2020), Multi-mode Love-wave SAW magnetic sensors,Sensors
  • [24] Salim, Z. T.; Hashim, U.; Arshad, M. M. (2016), FEM simulation of ZnO/128° YX LiNbO₃ SAW device,Proc. IEEE ICSE
  • [25] Elhosni, M.; et al. (2016), Magnetic field SAW sensors: FEM modeling and validation,Sensors and Actuators A: Physical
  • [26] Priya, R. B.; Venkatesan, T.; Pandiyarajan, G.; Pandya, H. M. (2015), A short review of SAW sensors,J. Environ. Nanotechnol
  • [27] Pohl, A. (2000), A review of wireless SAW sensors,IEEE Trans. Ultrason., Ferroel., Freq. Control
  • [28] Reindl, L.; Shrena, I.; Kenshil, S.; Peter, R. (2003), Wireless temperature measurement using SAW sensors,IEEE Intl. Frequency Control Symposium
  • [29] Ha, N. H.; Nam, N. H.; Dung, D. D.; et al. (2017), Hydrogen gas sensing using Pd-graphene SAW composite,Journal of Nanomaterials
  • [30] Fourati, N.; Zerrouki, C. (2017), Surface acoustic wave sensors: F-rom design to applications,URSI GASS Proceedings
  • [31] Heyliger, P.; Ledbetter, H.; Kim, S. (2003), Elastic constants of natural quartz,The Journal of the Acoustical Society of America
  • [32] Zadeh, K. K.; Trinchi, A.; Wlodarski, W.; Holland, A. (2002), A novel Love-mode device for sensing applications,Sensors Actuators A: Physical
  • [33] Tong, J.; et al. (2017), Development of a magnetostrictive FeNi coated SAW sensor,Applied Sciences
  • [34] Sun, Y.; Jia, Y.; Zhang, Y.; et al. (2021), Enhanced Sensitivity of FeGa Thin-Film Coated SAW Sensor,Applied Sciences
  • [35] Hong, H. S. (2015), Ứng dụng phương pháp mô hình mạch tương đương,Tạp chí Nghiên cứu khoa học và công nghệ quân sự
  • [36] Priya, R. B.; Venkatesan, T.; Pandya, H. M. (2016), A comparison of SAW delay line modeling techniques,Journal of Environmental Nanotechnology
  • [37] Krishnamurthy, S. (2007), Wireless passive SAW sensing system,Western Michigan University
  • [38] Atkinson, G. (2009), A Comparison of Surface Acoustic Wave Modeling Methods,Nanotech Conference and Exposition
  • [39] Park, K.-C.; Yoon, J. R. (2011), Transmission line matrix modeling for SAW hydrogen sensor,Japanese Journal of Applied Physics
  • [40] Govindarajan, R. S.; Rojas-Nastrucci, E.; Kim, D. (2020), Strain sensing using flexible SAW sensor,Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems
  • [41] Jesus, R. C.; Carvalho, E. A.; Tamarin, O.; et al. (2022), Equivalent circuit models for SAW delay line sensors,IEEE Sensors Journal
  • [42] Zhang, X.; Xu, Y.; Pan, M.; et al. (2006), Modeling and Simulation of Wireless Passive Sensors,IEEE International Conference on Communication Technology
  • [43] Ramachandran, N. V. (2018), Development of a flexible SAW sensor for strain sensing,
  • [44] Schwelb, O.; Adler, E.; Slaboszewicz, J. (1990), Modeling, simulation, and design of SAW grating filters,IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, Frequency Control
  • [45] Wilson, W.; Atkinson, G. (2009), Comparison of transmission line methods for SAW modeling,
  • [46] Hashimoto, K.-Y.; Yamaguchi, H. (1996), General-purpose simulator for leaky SAW devices,IEEE Ultrasonics Symposium
  • [47] Plessky, V.; Koskela, J. (2000), Coupling-of-modes analysis of SAW devices,International Journal of High Speed Electronics Systems
  • [48] Wang, W.; Lee, K.; Yang, S.; et al. (2006), Optimized surface acoustic wave-based pressure sensor,IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems
  • [49] Wilson, W.; Atkinson, G. (2007), Frequency domain modeling of SAW devices,NSTI Nanotech 2007-10th International Conference on Modeling and Simulation of Microsystems
  • [50] Hartmann, C. S.; Bell, D. T.; Rosenfeld, R. C. (1973), Impulse model design of acoustic surface-wave filters,IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques
  • [51] Hong, H. S. (2022), Simulating the piezoelectric substrate influence on SAW sensors,VNUHCM Journal of Engineering Technology
  • [52] Hoang, H. S. (2024), The effect of FeNi-AlN layer thickness on SAW sensor,Bulletin of Electrical Engineering and Informatics
  • [53] Schmalz, J.; et al. (2020), Multi-mode love-wave SAW magnetic-field sensors,Sensors
  • [54] Salim, Z. T.; Hashim, U.; Arshad, M. M. (2016), FEM modeling of layered SAW device,IEEE International Conference on Semiconductor Electronics
  • [55] Elhosni, M.; et al. (2016), Magnetic field SAW sensors,Sensors Actuators A: Physical
  • [56] Priya, R. B.; Venkatesan, T.; Pandiyarajan, G.; Pandya, H. M. (2015), A short review of SAW sensors,Journal of Environmental Nanotechnology
  • [57] Pohl, A. (2000), A review of wireless SAW sensors,IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, Frequency Control
  • [58] Reindl, L.; Shrena, I.; Kenshil, S.; Peter, R. (2003), Wireless measurement of temperature using SAW sensors,IEEE International Frequency Control Symposium
  • [59] Ha, N. H.; Nam, N. H.; Dung, D. D.; et al. (2017), Hydrogen gas sensing using palladium-graphene nanocomposite,Journal of Nanomaterials
  • [60] Fourati, N.; Zerrouki, C. (2017), Surface acoustic wave sensors: F-rom design to applications,2017 XXXIInd General Assembly and Scientific Symposium of the International Uni-on of Radio Science