Fiziksel özelliği bilinmeyen gömülü manyetik malzemelerin üst yüzey manyetik akı profilinin manyetik sensör ağı ile belirlenmesi ve malzemeyi tanımlamadaki etkinliği


Thesis Type: Doctorate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Vocational School of Technical Sciences, Electronics and Automation, Turkey

Approval Date: 2014

Thesis Language: Turkish

Student: HAKAN ÇITAK

Co-Consultant: Yavuz Ege

Consultant: Adnan Kakilli

Abstract:

/ABSTRACT FİZİKSEL ÖZELLİĞİ BİLİNMEYEN GÖMÜLÜ MANYETİK MALZEMELERİN ÜST YÜZEY MANYETİK AKI PROFİLLERİNİN MANYETİK SENSÖR AĞI İLE BELİRLENMESİ VE MALZEMEYİ TANIMLAMADAKİ ETKİNLİĞİ Bu çalışma kapsamında güç tüketimi çok az, hassasiyeti yüksek olan KMZ51 anizotropik magnetoresistive sensör ağı kullanılarak metal kılıflı mayın gibi gömülü her türlü metal malzemenin dünyanın yatay manyetik akı bileşeninde oluşturdukları anomalileri tespit edecek yeni bir manyetik ölçüm sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu sistemle metal malzemelerin fiziksel özelliklerinin anomaliye etkisi araştırılmıştır. Çalışmada AISI standartlarına uygun 67 metal içerikli numune kullanılmıştır. Her numune, içinde %24,9 oranında paramanyetik ve ferromanyetik malzeme bulunan toprak örneği içine yerleştirilerek konum kontrollü taranmıştır. Tarama işlemi sırasında sensör platformu üzerindeki 24 adet sensörün herbirinin gerilim değeri sıralı olarak 24 bit çözünürlükte bilgisayara aktarılmıştır. Veri alımının gerçekleştirilmesi, kaydının yapılması, anlık 2D ve 3D grafiklerinin çizilmesi için VB tabanlı yeni bir program yazılmıştır. Her bir numune, yaklaşık 0,5 cm derine gömülerek alan taraması yapılmıştır. Ayrıca her numune, gömülme merkezinden geçen x ekseni boyunca tek eksen taramasına tabi tutulmuştur. Bununla birlikte bazı numuneler toprak yüzeyine açılı veya farklı derinliklere gömülerek aynı işlemden geçirilmiştir. Elde edilen sensör çıkış gerilimlerinin değerlendirilmesi sonucunda, gömülü numunenin toprağa paralel yüzey geometrisi, gömülü numunelerin geometrik ölçüleri (Çap-Yükseklik, En-Boy), numunelerin gömülme derinliği, numunelerin gömülme açısı, numunelerin tarama alanına göre merkezleri belirlenebilmiştir. Bu çalışmada benzer ve farklı geometrilere sahip numunelerin ayrı ayrı belirlenebilirliği ve toprağın nemli oluşunun numunenin geometrik özelliklerinin tespitine olan etkisi de araştırılmıştır. Yapılan deneyler sonunda numunelerin ayrı ayrı belirlenmesi için numuneler arasında belirli mesafenin olması gerektiği ve nemin de belirlemede negatif bir etki yaptığı bulunmuştur. Son olarak bu çalışmada, metal kılıflı anti-personel ve plastik mayınların benzer geometrilere sahip numuneler ile farklarının belirlenmesi üzerine çalışılmış ve olumlu sonuçlar alınmıştır. Şubat, 2014 Hakan ÇITAK ABSTRACT DETERMINATION OF UPPER SURFACE MAGNETIC FLUX PROFILES OF BURIED MAGNETIC MATERIALS WHICH HAVE GOT UNKNOWN PHYSICAL FEATURES WITH THE HELP OF MAGNETIC SENSOR NETWORK AND ITS EFFICIENCY IN DEFINING MATERIAL In this study, KMZ51 anisotropic magnetoresistive sensor network which has got high sensitivity and low power consumption is used and a new magnetic measurement system, which will determine the anomalies that are formed at vertical magnetic flux component of the world by every kinds of buried metal materials such as metal covered mines, is developed. With this developed system, the effects of physical features of metal materials on anomalies are researched. In this study, 67 metal-containing samples that are in accordance with AISI standards are used. Each sample is buried into the soil which contains 24,9% paramagnetic and ferromagnetic material and then they are scanned in a position controlled way. During the scanning process, the sensor voltage values of 24 sensors which are on the sensor platform are respectively transferred to the computer at 24-bit resolution. A new VB based program is written for data intake and data recording and drawing 2D -3D graphics instantaneously. Each sample is buried approximately at 0,5 cm depth and then field scanning is done. Furthermore, each sample is scanned with single axis scan that passes from the burying center along the x axis. In addition to this, some samples are buried into the soil surface in an angled way or at different depths, after that the same operation is done to these samples. After the evaluation of sensor output voltages, buried sample’s surface geometry parallel to the soil, geometrical measurement of buried materials (Diameter-Height, Weight-Length), burying depth of samples, burying angles of samples and the centers of samples according to the scanning area are determined. In this study, the determinability of similar samples and the ones which have got different geometries, the effect of soil moisture on the geometrical features of the sample are separately researched. According to the experiment results, it is found that, there should be a specific distance between the samples in order to determine the samples separately and there is a negative effect of the moisture on the determination of the samples. Finally, in this study, it is studied about determining the differences between metal-covered anti-personal and plastic mines and the ones that have got similar geometries, also positive results are obtained. February, 2014 Hakan ÇITAK