PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Badanie wpływu mechanicznego odkształcenia metapowierzchni bazującej na komplementarnym rezonatorze pierścieniowym na jej właściwości rezonansowe w zakresie mikrofalowym i terahercowym

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Investigation of the impact of mechanical deformation of a complementary ring resonator based metasurface on its resonance properties in microwave and terahertz frequency range
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
Metamateriały znajdują coraz większe zastosowanie w wielu gałęziach nauki i przemysłu. Składają się z matrycy elementów strukturalnych (komórek) o wymiarach kilkukrotnie mniejszych niż długość fali elektromagnetycznej, przy jakiej mają pracować. Ich unikalne właściwości rezonansowe można stosunkowo łatwo kontrolować przez odpowiednie zaprojektowanie geometrii elementów strukturalnych. Odstępstwa od tej geometrii wpływają na stan rezonansu, co może być wykorzystane do określenia np. stopnia deformacji. W niniejszej pracy przeanalizowano wpływ odkształcenia metapowierzchni powodowanego przez zewnętrzne wymuszenie mechaniczne (rozciąganie) na rezonansową charakterystykę częstotliwościową w zakresie mikrofalowym i terahercowym. Opracowano modele numeryczne metapowierzchni o elemencie strukturalnym w postaci rezonatora z rozdzielonymi pierścieniami (ang. split ring resonator, SRR) oraz określono zmiany częstotliwości rezonansowych wywołane działaniem zewnętrznej siły rozciągającej. Uzyskane liniowe zależności pomiędzy zmianą częstotliwości a stopniem deformacji struktury metapowierzchni pozwalają na wykorzystanie w przyszłości tej technologii w bezprzewodowym monitoringu strukturalnym (ang. structural health monitoring, SHM).
EN
Metamaterials are increasingly used in many branches of science and industry. They consist of a matrix of cells / elements with dimensions several times smaller than the operating wavelength. Their unique resonance properties can be relatively easily controlled by properly designing the geometry of their structural elements (cells). Deviations from this geometry affect the state of resonance which can be used to determine the degree of deformation. In this work, the effect of metasurface deformation caused by external mechanical excitation (stretching) on the resonance frequency in the microwave and terahertz range has been analyzed. Numerical models of the metasurfaces with a structural element in the form of split ring resonators (SRR) were developed and changes in resonance frequencies caused by external tensile force were determined. Obtained linear relationships between the change in frequency and the degree of deformation of the metasurface structure allow for the use of this technology in the future in wireless structural health monitoring (SHM).
Rocznik
Tom
Strony
32--37
Opis fizyczny
Bibliogr. 21 poz., rys., wykr., wz.
Twórcy
  • Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin
  • Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin
Bibliografia
  • [1] A. Ebrahimi, W. Withayachumnankul, S. Al-Sarawi, D. Abbott, “High-sensitivity metamaterial-inspired sensor for microfluidic dielectric characterization” IEEE Sensors Journal, no. 14, pp. 1345–1351, 2014.
  • [2] Y. Zhang, J. Zhao, J. Cao, B. Mao, “Microwave Metamaterial Absorber for Non-Destructive Sensing Applications of Grain” Sensors, vol. 18, no. 6, 1912, pp. 1-10, 2018.
  • [3] A. Savin, R. Steigmann, A. Bruma, R. Sturm, “An Electromagnetic Sensor with a Metamaterial Lens for Nondestructive Evaluation of Composite Materials” Sensors, vol. 15, no. 7, pp. 15903–15920, 2015.
  • [4] A.P. Saghati, J.S. Batra, J. Kameoka, K. Entesari, “A metamaterial-inspired wideband microwave interferometry sensor for dielectric spectroscopy of liquid chemicals” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 65, no. 7, pp. 2558–2571, 2017.
  • [5] A. M. Gargari, M. H. Zarifi, L. Markley, “Passive Matched Mushroom Structure for a High Sensitivity Low Profile Antenna-Based Material Detection System” IEEE Sensors Journal, vol. 19, no. 15, pp. 6154 – 6162, 2019.
  • [6] A. A. Saleh, A. S. Abdullah, “High Gain Circular Patch Antenna Using Metamaterial Supperstrate for DSRS System Applications” Journal of Telecommunications, vol. 27, no. 2, pp. 1–6, 2014.
  • [7] W. Withayachumnankul; D. Abbott, “Metamaterials in the Terahertz Regime” IEEE Photonics Journal, vol. 1, no. 2, pp. 99–118, 2009.
  • [8] G. Oliveri, D. H. Werner, A. Massa, “Reconfigurable electromagnetics through metamaterials—A review” Proc. IEEE, no. 103, pp. 1034–1056, 2015.
  • [9] R. Marques, F. Martin, M. Sorolla, “Metamaterials with Negative Parameters - Theory, Design, and Microwave Applications”, John Wiley & Sons, Hoboken, 2008.
  • [10] Y. Yu, Y.-S. Lin, “Multi-functional terahertz metamaterial using symmetrical and asymmetrical electric split-ring resonator” Results in Physics, no. 13, 102321, 2019.
  • [11] B. Butrylo, A. Steckiewicz, “Characterization of properties and magnetic field distribution in conductive thin-film laminar materials” Proceedings of the Conference on Fundamentals of Electrotechnics and Circuits Theory, Gliwice - Ustron, Poland, 16-19. 05. 2018.
  • [12] H. Tao, C. M. Bingham, A. C. Strikwerda, D. Pilon, D. Shrekenhamer, N. I. Landy, K. Fan, X. Zhang, W. J. Padilla, R. D. Averitt, “Highly flexible wide angle of incidence terahertz metamaterial absorber: Design, fabrication, and characterization” Physical Review B, no. 78, 241103(R), pp.1- 4, 2008.
  • [13] .Q. Ni, K.Y. Wong, “Integrating bridge structural health monitoring and condition-based maintenance management” in Proceedings of the 4th International Workshop on Civil Structural, Berlin, Germany, 6–8 November 2012.
  • [14] P. Lopato, M. Herbko, “Evaluation of Selected Metasurfaces’ Sensitivity to Planar Geometry Distortions” Applied Sciences, vol. 10, no. 1, 261 pp. 1–12, 2020.
  • [15] M. Herbko, P. Lopato, “Double patch sensor for identification of stress level and direction” Int J RF Microw Comput Aided Eng., vol. 29, no. 12, Article number e21977, pp. 1–10, 2019.
  • [16] U. Tata, H. Huang, R.L. Carter, J.C. Chiao “Exploiting a patch antenna for strain measurements,” Measurement Science and Technology, vol. 20 pp. 1-7, 2009.
  • [17] A. Benchirouf, R. Zichner, C. Muller, O. Kanoun, “Electromagnetic Simulation of Flexible Strain Sensor based Microstrip Patch Antenna,” International Journal of Microwave and Optical Technology, vol 6-I, pp.397-401, 2015.
  • [18] P. Lopato, M. Herbko, “A Circular Microstrip Antenna Sensor for Direction Sensitive Strain Evaluation” Sensors, vol. 18, no. 1, 310, pp. 1–11, 2018.
  • [19] N. Sharama, V.V. Thakare, “Analysis of Microstrip Rectangular Patch Antenna as a Strain Sensor,” International of Research in Electronic and Communication Technology,2(2), pp.17-19, 2015.
  • [20] W. Wang, H. Ge , T. Liu T., Liu M., ”Study of Patch Antennas for Strain Measurement,” Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVIII), vol.40, pp. 313-321, 2015.
  • [21] M. Herbko, P. Lopato, “Microstrip Patch Strain Sensor Miniaturization Using Sierpinski Curve Fractal Geometry” Sensors, vol. 19, no. 18, 3989, pp. 1–13, 2019.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-0ddfeef0-13dd-4766-bc2d-64eaf5e1116a
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.