عنوان پایان‌نامه
طراحی وساخت طیف سنج امپدانس الکتریکی پهن باند
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک-مدار وسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2935;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74733;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2935;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74733
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- ریحانه لطیفی نمین
- استاد راهنما
- شاهین جعفرآبادی آشتیانی
- چکیده
- یک روش موثر و غیر مخرب برای استخراج مشخصات الکتریکی مواد و بافت-های زنده طیف سنجی امپدانس الکتریکی است. از این روش در زمینه های صنعتی، پزشکی و تحقیقاتی استفاده می گردد. مبنای عملکرد این روش، اعمال ولتاژ تحریک با عرض باند وسیع به نمونه و دریافت جریان عبوری از نمونه به عنوان پاسخ، می باشد. طیف سنجی امپدانس دارای دو روش کلی حوزه ی زمان و حوزه ی فرکانس است. سه مشخصه ی مهم در دستگاه های طیف سنج امپدانس دقت طیف امپدانس، بازه ی فرکانسی طیف امپدانس و مدت زمان اندازه گیری می باشد. با توجه به مدت زمان اندازه گیری کوتاه تر در روش حوزه ی زمان، امروزه برای طیف سنجی امپدانس بیشتر از این روش استفاده می گردد. اساس به دست آوردن طیف امپدانس به روش حوزه ی زمان، استفاده از تبدیل فوریه سیگنال تحریک و پاسخ در حوزه¬ی دیجیتال است، بنابراین نیاز به یک مبدل آنالوگ به دیجیتال می باشد. مبدل آنالوگ به دیجیتال از عوامل ایجاد خطا در طیف امپدانس می باشد که این خطا با نوع سیگنال تحریک تغییر می کند. در این پایان نامه از روش زمانی برای طیف سنجی امپدانس استفاده شده است و در همین راستا از سیگنال های سینک، گوسی، نیم-گوسی و دندانه اره ای به عنوان سیگنال تحریک استفاده شده است. سیگنال های نیم-گوسی و دندانه اره ای برای اولین بار در این پایان نامه در طیف سنجی امپدانس استفاده شده-اند. همچنین اثر نویز کوانتیزیشن ناشی از حضور مبدل آنالوگ به دیجیتال بر روی این سیگنال های تحریک بررسی شده است. این روش ابتدا در نرم افزار MATLAB شبیه سازی و از عملکرد درست آن اطمینان حاصل شده است. سپس به صورت عملی روی مدار چاپی پیاده شده و طیف امپدانس و خطای آن محاسبه گردیده است. اندازه گیری و شبیه سازی، برتری سیگنال تحریک نیم-گوسی و دندانه اره ای بر سیگنال تحریک سینک و گوسی را در فرکانس های پایین تر از Hz10 را نشان می-دهد.
- Abstract
- Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) is an effective and non-destructive method to extract electrical characteristics of materials and live tissues. This method is used in different fields such as medical, industrial, and researches. EIS is done by applying a wideband excitation voltage signal to a sample and, then, studying the flowing current signal as the system response. EIS can be done in both time and frequency domains. Three important property of an EIS system are accuracy of Impedance Spectrum, frequency range of Impedance Spectrum and time of the measurement. As the measurement time of the EIS in time domain is less than the frequency domain, today time domain EIS is more often used. In this method the Impedance spectrum is calculated by using the Fourier transformation of the excitation and response signals in digital domain. Therefore an analog to digital converter (ADC) is needed. ADC is one of the error generators in measured impedance spectrum which the generated error changes by changing the excitation signals. In this thesis, to extract electrical impedance spectroscopy in time domain excitation signals such as sinc, Gaussian, Half-Gaussian and Saw-tooth signals are used. Half-Gaussian and Saw-tooth signals are used in EIS for the first time. Also effect of the quantization noise due to presence of ADC is studied in this thesis. This method is first simulated in MATLAB to verify it. Then, it is implemented and Impedance Spectrum and its error are calculated. Simulation and measurements assures that Half-Gaussian and Saw-tooth signals have better results in contrast with sinc and Gaussian signal in less than 10Hz frequencies.
