Publicado: 03-07-2017

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Métricas

Cargando métricas ...

Método de elementos finitos para caracterizar antenas microstrip con diferente substrato para sensores de alta temperatura

Sección
Artículo original

Autores/as

Leonardo Andres Perez
Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD , Colombia
Diego Fernando Sendoya
Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD , Colombia
Carlos Alberto Vera
Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD , Colombia

La integración de la antena microstrip al sensor SAW representa una atractiva solución para monitorear altas temperaturas a distancia. En aplicaciones donde se utilizan hornos industriales es indispensable supervisar la temperatura a través de sensores operados con tecnología infrarroja o inalámbrica. El propósito de éste estudio fue caracterizar el patrón de radiación de una antena microstrip hecha sobre el mismo substrato piezoeléctrico que forma el sensor SAW, con el fin de desarrollar un medidor de altas temperaturas interrogado inalámbricamente. Este estudio hace parte de la etapa de diseño de una antena para el SAW, la cual será fabricada posteriormente. A través del método de elementos finitos, tres antenas microstrip hechas con substratos de Quartz, Langasite y Dilithium Tetraborate fueron modeladas y simuladas. La simulación permitió establecer parámetros tales como comportamiento de los planos E-field (eléctrico) y H-field (magnético), dirección de la máxima radiación, ancho del lóbulo principal y la directividad. Los resultados mostraron que la antena hecha con Quartz tiene una potencia máxima de radiación de 2dB, con un ancho del lóbulo principal de 48°. Para la antena de Langasite, se obtuvo una potencia de radiación de -12dB, con un ancho del lóbulo de 30°. Y para la antena de Dilithium Tetraborate, la potencia de radiación fue de -3.2dB, con un ángulo de radiación de 78°.

Método de elementos finitos para caracterizar antenas microstrip con diferente substrato para sensores de alta temperatura

Autores/as

  • Leonardo Andres Perez Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD
  • Diego Fernando Sendoya Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD
  • Carlos Alberto Vera Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD

DOI:

https://doi.org/10.22490/25394088.2788

Palabras clave:

antena microstrip, elementos finitos, sensor SAW, substrato piezoeléctrico, temperatura

Resumen

La integración de la antena microstrip al sensor SAW representa una atractiva solución para monitorear altas temperaturas a distancia. En aplicaciones donde se utilizan hornos industriales es indispensable supervisar la temperatura a través de sensores operados con tecnología infrarroja o inalámbrica. El propósito de éste estudio fue caracterizar el patrón de radiación de una antena microstrip hecha sobre el mismo substrato piezoeléctrico que forma el sensor SAW, con el fin de desarrollar un medidor de altas temperaturas interrogado inalámbricamente. Este estudio hace parte de la etapa de diseño de una antena para el SAW, la cual será fabricada posteriormente. A través del método de elementos finitos, tres antenas microstrip hechas con substratos de Quartz, Langasite y Dilithium Tetraborate fueron modeladas y simuladas. La simulación permitió establecer parámetros tales como comportamiento de los planos E-field (eléctrico) y H-field (magnético), dirección de la máxima radiación, ancho del lóbulo principal y la directividad. Los resultados mostraron que la antena hecha con Quartz tiene una potencia máxima de radiación de 2dB, con un ancho del lóbulo principal de 48°. Para la antena de Langasite, se obtuvo una potencia de radiación de -12dB, con un ancho del lóbulo de 30°. Y para la antena de Dilithium Tetraborate, la potencia de radiación fue de -3.2dB, con un ángulo de radiación de 78°.

Citas

Fu, C., Ke, Y., Li, M., Luo, J., Li, H., Liang, G. & Fan, P. (2017). Design and Implementation of 2.45 GHz Passive SAW Temperature Sensors with BPSK Coded RFID Configuration, Sensors,

(8), 1849.

Fachberger, R. & Erlacher, A. (2009). Monitoring of the temperature inside a lining of a metallurgical vessel using a SAW temperature sensor. Procedia Chemistry, 1(1), 1239-1242.

Gualtieri, J. G., Kosisnski, J. A. & Ballato, A. (1994). Piezoelectric materials for acoustic wave applications. IEEE transaction of ultrasonics, 41(1), 53-59.

Ionescu V. (2017). Numerical modelling of a microstrip patch antenna for wireless applications, 10th International symposium on advanced topics in electrical engineering, p. 340-435.

Kim, J., Rodriguez, L., Smith, S., Figueroa, J. A., Malocha, D. & Nam, B. H. (2015). Concrete temperature monitoring using passive wireless surface acoustic wave sensor system, Sensors

and Actuators A: Physical, 224(1), 131-139.

Perez-Cortes, L. (2017). Conception and realization of a SAW sensor based on a nanostructured-catalytic material for the detection of carbon monoxide and hydrogen, Tesis de dcotorado, Grenoble: Université Grenoble Alpes.

Perez-Cortes, L., Hernandez, C., Mazingue, T. & Lomello-Tafin, M., (2016). Functionality of Surface Acoustic Wave (SAW) transducer for palladium–platinum-based hydrogen sensor.

Sensors and Actuators A: Physical, 251, 35-41.

Rana, L., Gupta, R., Tomar, M. & Gupta V. (2017) ZnO/STQuartz SAW resonator: An efficient NO2 gas sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 252, 840-845.

Rimeika, R., Ciplis, D., Poderys, V. Rotomskis, R. & Shur, M.S. (2009). Fast-response surface acoustic wave humidity sensor based on hematoporphyrin film. Sensors and Actuators B: Chemical., 137(2), 592-596.

Rix, N. (2015). The current state of the sensors community and technology in an increasingly sensed world, strategy and funding opportunities, Knowledge Transfer Network (KTN-UK). Recuperado en: https://www.southampton.ac.uk/assets/imported/transforms/content-block/UsefulDownloads_Download/4C25C0D86ABA42E593525F90CA12891C/Nigel%20Rix.pdf

Rossi, B. (2017). The fourth industrial revolution: technologyalliances lead the charge. Recuperado en: https://www.information-age.com/fourth-industrial-revolution-technology-alliances-lead-charge-123465633/

Tang, Z., Wu, W. & Gao, J. (2015). Water pressure sensing based on wireless passive SAW technology, Int. conference on computing and control for the water industry. Procedia Engineering,119, 892-900.

Tortissier, G., Blanc, L., Tetelin, A., Lachaud, J. A., Benoit, M., Conédéra,V., Dejous, C., Rebière, D. (2011). Langasite based surface acoustic wave sensors for high temperature chemical detection

in harsh environment: Design of the transducers and packaging. Sensors and Actuators B: Chemical, 156(2), 510-516.

Wang, Y., Chyu, M. K. & Wang, Q.M. (2014). Passive wireless surface acoustic wave CO2 sensor with carbon nanotube nanocomposite as an interface layer, Sensors and Actuators A: Physical,

(1), p. 34-44.

Publicado

03-07-2017

Cómo citar

Perez, L. A., Sendoya, D. F., & Vera, C. A. (2017). Método de elementos finitos para caracterizar antenas microstrip con diferente substrato para sensores de alta temperatura. Publicaciones E Investigación, 11(2), 47–55. https://doi.org/10.22490/25394088.2788

Número

Sección

Artículo original