bachelorThesis
Estudo da influência do tipo de elemento ressonante na sensibilidade de sensor planar
Study of the influence of the type of resonant element on the sensitivity of a planar sensor
Registro en:
SILVA FILHO, André Luís Maia da. Estudo da influência do tipo de elemento ressonante na sensibilidade de sensor planar. Orientador: Valdemir Praxedes da Silva Neto. 2023. 55 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia de Telecomunicações, Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
Autor
Silva Filho, André Luís Maia da
Resumen
Currently, sensing devices are developed to provide data with significant precision
operating in support of various daily activities. In this work, a study of the influence of
different resonant elements on the sensitivity of a planar sensor is presented. The
sensor is based on a rectangular patch antenna, on which different types of resonant
structures are inserted. The resonant structures were: interdigital capacitor (CID),
complementary split-ring resonator (CSSR), the Rectangular Spiral and a square
complementary split-ring resonator (SCSSR). The efficiency of the resonant
structure in the sensitivity of the sensing device is evaluated from the displacement
of the resonant frequency, caused by the interaction with a material under test
(MUT). Using the finite element method, implemented by the Ansys HFSS software,
simulations were carried out that allowed raising the response data for each element
used. In addition, curves representing the frequency variation and sensitivity for each
discrete MUT electrical permittivity value were obtained based on the specialized
literature in the area. Finally, a comparative analysis of data based on arithmetic
mean, standard deviation, variance and relative percentage difference. Thus,
through the comparative analysis of the results, it was possible to identify that the
resonant structure based on the CSRR presented a higher level of sensitivity
compared to the other studied models. Atualmente, dispositivos de sensoriamento são desenvolvidos para fornecer dados
com significativa precisão operando como suporte a diversas atividades do
cotidiano. Neste trabalho, é apresentado um estudo da influência de diferentes
elementos ressonantes na sensibilidade de um sensor planar. O sensor é baseado
em uma antena patch retangular, sobre a qual são inseridos os diferentes tipos de
estruturas ressonantes. As estruturas ressonantes foram: capacitor interdigital (CID),
complementary split-ring resonator (CSSR), espiral retangular e square
complementary split-ring resonator (SCSSR). A eficiência da estrutura ressonante
na sensibilidade do dispositivo de sensoriamento é avaliada a partir do
deslocamento da frequência de ressonância, causado pela interação com um
material under test (MUT). Utilizando o método dos elementos finitos, implementado
pelo software Ansys HFSS, foram realizadas simulações que permitiram levantar os
dados da resposta para cada elemento utilizado. Além disso, foram obtidas, com
base na literatura especializada na área, curvas que representam a variação de
frequência e a sensibilidade para cada valor discreto de permissividade elétrica do
MUT. Por fim, uma análise comparativa dos dados com base na média aritmética,
desvio padrão, variância e diferença percentual relativa. Assim, através da análise
comparativa dos resultados, foi possível identificar que a estrutura ressonante
baseada no CSRR apresentou um maior nível de sensibilidade em comparação com
os demais modelos estudados.
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