T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MİKRODALGA FREKANSI BÖLGESİNDE ÖRGÜ VE DOKUMA KUMAŞLARIN EKRANLAMA ETKİNLİĞİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA Danışman Prof. Dr. Mustafa MERDAN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRONİK HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA - 2016
73
Embed
MİKRODALGA FREKANSI BÖLGESİNDE ÖRGÜ VE ...tez.sdu.edu.tr/Tezler/TF03459.pdfMİKRODALGA FREKANSI BÖLGESİNDE ÖRGÜ VE DOKUMA KUMAŞLARIN EKRANLAMA ETKİNLİĞİNİN DENEYSEL
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
T.C.
SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
MİKRODALGA FREKANSI BÖLGESİNDE ÖRGÜ VE DOKUMA KUMAŞLARIN EKRANLAMA ETKİNLİĞİNİN DENEYSEL OLARAK
İNCELENMESİ
Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA
Danışman Prof. Dr. Mustafa MERDAN
YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRONİK HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
Sayfa İÇİNDEKİLER ..................................................................................................................................... i ÖZET .................................................................................................................................................... ii ABSTRACT ........................................................................................................................................ iv TEŞEKKÜR ........................................................................................................................................ vi ŞEKİLLER DİZİNİ ......................................................................................................................... vii ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................................... viii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ .................................................................................... ix 1 GİRİŞ ........................................................................................................................................... 1 2 KAYNAK ÖZETLERİ ............................................................................................................... 5 3 MATERYAL VE METOT ........................................................................................................ 8
3.1 Ekranlama ........................................................................................................................... 8 3.1.1 Ekranlama Etkinliği ............................................................................................. 9 3.1.2 Ekranlama teorisi ve ekranlama etkinliğinin hesaplanması ............ 11 3.1.3 Tek ekran .............................................................................................................. 14 3.1.4 Çoklu lamine ekran ........................................................................................... 15 3.1.5 Açıklık ve deliklerin ekran üzerinde etkisi .............................................. 17 3.1.6 Elektrik ve manyetik alan ekranlama etkinliği ...................................... 22
4.1.1 Örme kumaş üretimi ........................................................................................ 39 4.1.2 Dokuma kumaş üretimi................................................................................... 39 4.1.3 Metal ızgara üretimi ......................................................................................... 42
4.2 Deney ................................................................................................................................. 43 5 SONUÇ VE ÖNERİLER ........................................................................................................ 49 KAYNAKLAR .................................................................................................................................. 52 EKLER............................................................................................................................................... 54
EK A. Matlab kodları ............................................................................................................... 55 ÖZGEÇMİŞ ....................................................................................................................................... 59 uu
ii
ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
MİKRODALGA FREKANSI BÖLGESİNDE ÖRGÜ VE DOKUMA KUMAŞLARIN EKRANLAMA ETKİNLİĞİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ
Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA
Süleyman Demirel Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü Elektronik Haberleşme Anabilim Dalı
Danışman: Prof. Dr. Mustafa MERDAN
Bu tez çalışmasında 750 – 2000MHz frekans bandında elektromanyetik dalgaların şiddetini azaltmak için ekran malzemesi üretilmiş ve ekranlama etkinliği deneyleri yapılmıştır. Deneylerde bakır, gümüş ve paslanmaz çelik fiber içeren örme ve dokuma kumaşlar ve farklı desenlerde metal ağ modeli kullanılmıştır. Örme kumaş türleri ribana ve süprem iken, dokuma kumaş türü olarak bezayağı seçilmiştir. Ekranlama etkinliği sonuçlarının kumaşlarla karşılaştırılması amaçlanan metal ağ modelleri ise ızgara ve karo tipi desene sahip modellerdir. Deneyler Mil-Std-285 standardlarında bir düzenekte sinyal jeneratörü, spektrum analizörü, alıcı ve verici antenler ve kablo ve adaptörlerinden faydalanılarak yapılmıştır. Antenlerin konumu uzak alan bölgesi hesaplamalarına göre ayarlanmış ve düzenek içindeki 20x20cm boyutlarında boşluk içinden, ekran malzemesi konulmadan, haberleşmesi sağlanarak spektrum analizörü tarafından okunan değerler referans değerleri olarak kabul edilmiştir. Ardından boşluğa ekran malzemesi konarak yapılan deney sonuçlarından elde edilen değerler referans değerleri göz önünde bulundurularak ekran malzemesinin SE çıkarılmıştır. Deney için toplam 10 adet numune üretilmiştir. Bunlar 50µm çapında bakır, gümüş ve paslanmaz çelik özlü riban ve süprem kumaşları, 50µm ve 200µm bakır özlü bezayağı dokuma kumaşları ve 200µm bakır fiberle hazırlanmış ızgara ve karo metal ağ modelleridir. Deney sonuçları çizelge ve grafiklerle gösterilmiştir. Tekil frekans değerlerine karşılık gelen SE değerlerinin yanısıra frekans bölgelerini değerlendirmek amacı ile sonuçlar Matlab’de eğri uydurma yöntemi ile grafikteki değerler arasında yumuşak geçişler sağlanmıştır. Malzemelerin SE değerleri kaşılaştırılmış ve en iyi sonucu 50µm bakır özlü bezayağı dokuma kumaşının verdiği görülmüştür. Bu numune hem 950 – 1150MHz hem de 1650 – 1900MHz frekans bölgesinde en yüksek değerleri vermiştir. En yüksek SE değerleri 21 – 30dB arasındadır. Dokuma 50µm’e en
iii
yakın SE sonucunu ise ızgara metal ağ 950 – 1150MHz bölgesinde 22 – 28dB’lik değerlerle vermiştir. Dokuma 200 µm ve karo desen metal ağ 15 – 25dB’lik sonuçları ile benzer grafik üretmişlerdir. Ribana ve süprem örme kumaşlardan tüm malzemeler için en kötü SE sonuçları elde edilmiştir. Örme kumaşlar arasında bakır özlü süprem kumaş en iyi sonucu vermiştir. Fiber çapındaki kalınlığın artması SE’yi düşürmektedir. Örme kumaşlar için bakır, gümüş ve paslanmaz çelik malzemeleri arasında belirgin bir farkın olmadığı tespit edilmiştir. Bezayağı dokuma kumaşının üretimi ribana ve süprem örme kumaşlarınkinden zor fakat SE değerlerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Bezayağı ve ızgara modelinin iyi SE verdiği dolayısı ile ekran malzemesi olarak tercih edilebileceği kanaatine varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik alanlar, ekranlama etkinliği, mikrodalga frekansı, örgü ve dokuma kumaşı, ızgara ve karo metal ağ. 2016, 60 sayfa
iv
ABSTRACT
M.Sc. Thesis
EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF SHIELDING EFFECTIVENESS OF KNITTED AND WOVEN FABRICS IN MICROWAVE FREQUENCY RANGE
Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA
Süleyman Demirel University
Graduate School of Applied and Natural Sciences Department of Electronics and Communication Engineering
Supervisor: Prof. Dr. Mustafa MERDAN
In this study, shielding materials were produced in order to screen EM waves, and shielding effectiveness experiments were performed in 750 – 2000MHz frequency range. In experiments copper, silver and stainless steel fibers containing knitted and weave fabrics, metal mesh models with different patterns were tested. Knitted fabric types were selected as rib and weft knitted whereas weave fabric was plain. The mesh models of which the SE results was aimed to be compared to fabrics, were rectangular and diamond metal meshes. By referring to Mil-Std-285 standard, the experiments were performed with a setup. Devices included were signal generator, spectrum analyser, 2 antennas, cables and adaptors. The locations of antennas inside the setup was determined with the help of far field region calculations. The initial readings got from the spectrum analyser were the values transmitted from by one antenna to another one from a 20x20cm hole in the mid of the experiment setup. These values regarded as reference points. Afterwards, the shielding materials were installed to the hole and considering reference values SE readings were obtained. A total of 10 samples were fabricated for the tests. These are copper, silver and stainless steel filled rib and weft knitted fabrics with 50µm diameter, 50µm and 200µm copper filled plain weave fabrics and rectangular, diamond metal mesh models with 200µm copper fiber. Test results were shown in tables and graphics. Every SE value was obtained by loading every single frequency value to the system. In addition, to evaluate frequency ranges the SE values of samples were smoothed with help of curve fitting method in Matlab. The SE values of samples had been compared to each other. As result, 50µm copper core yarn plain wave was the best shielding material. This material gave the highest values in the frequency range of 950 – 1150MHz and 1650 – 1900MHz with 21 – 30dB SE. Having SE of 22 – 28dB rectangular metal mesh was close to plain 50µm in 950 – 1150MHz range. Plain weave 200µm and diamond patterned metal mesh was able to shield about 15 – 25dB. The worst SE values obtained from the both rib and weft knitted fabrics. Among knitted fabrics, the best results were obtained from copper core yarn weft knitted fabric.
v
An increase in fiber’s diameter, decreases the SE. For knitted fabrics there was no significant differences in SE with the change of filling materials copper, silver and stainless steel. It was seen that, fabricating plain weave fabrics tougher than that of rib and weft knitted fabrics, but the SE values of plain weave fabrics are higher. Plain weave and rectangular mesh model had the higher SE, therefore it was concluded that they may be preferred as shielding materials. Keywords: Electromagnetic fields, shielding effectiveness, microwave frequency, knitted and woven fabric, rectangular and diamond metal mesh. 2016, 60 pages
vi
TEŞEKKÜR
Bu araştırma için beni yönlendiren, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile aşmamda yardımcı olan değerli Danışman Hocam Prof. Dr. Mustafa MERDAN’a teşekkürlerimi sunarım. Literatür araştırmalarımda yardımcı olan değerli eşim Ruslan ABDULLA’ya teşekkür ederim. Araştırmanın yürütülmesi için fiziki ortam tesis eden Doç.Dr. Sema PALAMUTÇU ve Yrd.Doç.Dr. Ali Serkan SOYDAN’a teşekkür ederim. Tezimin imalat aşamasındaki desteklerinden dolayı Süleyman Demirel Üniversitesi Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği ve Tekstil Mühendisliği Bölümü, Pamukkale Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği ve Tekstil Mühendisliği Bölümü’ne teşekkür ederim. Tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım.
Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA
ISPARTA, 2016
vii
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa
Şekil 3.1. Düzlem dalga için ekranlama mekanizmasının şeması ..................................... 11 Şekil 3.2. Kaynaktan uzaklaştıkça dalga empedansının değişimi ..................................... 13 Şekil 3.3. Çoklu lamine ekran örneği ................................................................................... 16 Şekil 3.4. a) Ekran üzerinden indüklenmiş ekran akımlarının dağılımı b) üzerinde
bir açıklık bulunan manyetik alan ....................................................................... 18 Şekil 3.5. a) Ekran üzerinde dikdörtgen yapıda bir açıklık olması durumunda akım
dağılımı b) boyu d olan bir dalga kılavuzu .......................................................... 19 Şekil 3.6. Ekran üzerindeki delikler ve ekran akım dağılımı ............................................ 20 Şekil 3.7. a) Havalandırma amaçlı çok sayıda açıklığa sahip ekran b) arı peteği
şeklinde açıklık modeli ......................................................................................... 21 Şekil 3.8. Bezayağı kumaşın a) geometrisi, b) deney nümunesi ....................................... 25 Şekil 3.9. Ribana a) geometrisi, b) numunesi ..................................................................... 26 Şekil 3.10. Süprem a) geometrisi, b) numunesi ................................................................. 26 Şekil 3.11. Bezayağı dokuma kumaşı için farklı malzemelerin SE değerleri ................... 29 Şekil 3.12. Kumaşların ekranlama etkinliklerinin kıyaslanması ...................................... 30 Şekil 3.13. Malzemelerin frekans bölgesi ve iplik yoğunluklarının değişiminin
ekranlama etkinliğine etkisinin 3-boyutlu olarak simüle edilmesi .................. 31 Şekil 3.14. Otomatik Faycon CKM-01-S örme makinesi .................................................... 32 Şekil 3.15. Passap Duomatic 80 örme makinesi ................................................................. 32 Şekil 3.16. Dokuma tezgahı .................................................................................................. 33 Şekil 3.17. Ahşap levha ......................................................................................................... 34 Şekil 3.18. a) Demir levha, b) demir levha kenarlığı .......................................................... 34 Şekil 3.19.Deney düzeneği şeması ...................................................................................... 35 Şekil 3.20. Deney düzeneği .................................................................................................. 36 Şekil 3.21. Düzeneğin içine sabitleştirilen anten ............................................................... 37 Şekil 3.22. a) Agilient N9310A RF, b) GW Instek GSP 827 ................................................ 37 Şekil 3.23. Deney düzeneğinin çalıştırılması, kontroller ................................................... 38 Şekil 4.1. Örme işlemi ........................................................................................................... 39 Şekil 4.2. Dokuma kumaş için iletken iplik bobini (200µm bakır özlü) ........................... 40 Şekil 4.3. Dokuma işlemi için gerekli iplikler ..................................................................... 40 Şekil 4.4. İpliklerin iğnelerden geçirilmesi ......................................................................... 41 Şekil 4.5. a) kumaşın gerdirilmesi, b) dokumanın tamamlanması, c) dokuma
aralıklarının görünümü ........................................................................................ 41 Şekil 4.6. Telin demir levha üzerine yerleştirilmesi .......................................................... 42 Şekil 4.7. a) Deneyde kullanılan yapıştırıcı, b) üst katmanın yerleştirilmesi ve
yapıştırılması ......................................................................................................... 42 Şekil 4.8. Bakır, gümüş ve çelik fiber içeren ribana kumaşın SE değerleri ...................... 44 Şekil 4.9. Bakır, gümüş ve çelik fiber içeren süprem kumaşın SE değerleri .................... 45 Şekil 4.10. Dokuma, yapıştırma ve karo numunelerinin SE değerleri ............................. 45 Şekil 4.11. Bakır özlü ribana ve süprem kumaşların SE değerleri.................................... 46 Şekil 4.12. Gümüş özlü ribana ve süprem özlü kumaşların SE değerleri ......................... 46 Şekil 4.13. Çelik özlü ribana ve süprem özlü kumaşların SE değerleri ............................ 47 Şekil 4.14. Tüm numunelerin SE değerleri ......................................................................... 47 Şekil 4.15. Ribana ve süprem kumaşların ekran yok iken ölçülen değerlerle
kaşılaştırılması ...................................................................................................... 48 Şekil 4.16. Dokuma kumaşlar ve metal ağ modellerinin ekran yokken ölçülen değerlerle
Çizelge 3.1. Kumaş türleri için bazı katsayıların değerleri .......................................... 28 Çizelge 3.2. Malzeme Özellikleri............................................................................................. 29 Çizelge 4.1. Kullanılan deney numuneleri .......................................................................... 43 Çizelge 4.2. Farklı frekanslarda ekran numunelerinin SE değerleri (dB) .............. 43 Çizelge 4.3. Numune isimleri karşılıkları ........................................................................... 44
ix
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ
B Manyetik akı yoğunluğu CGS Santimetre-Gram-Saniye Ölçü Sistemi D Elektrik akı yoğunluğu dB Desibel E Elektrik alan şiddeti SE Ekranlama Etkinliği EMA Elektromanyetik Alan EM Elektromanyetik EMC Elektromanyetik Uyumluluk EMI Elektromanyetik Girişim EIA Elektronik Endüstrisi Birliği f Frekans GHz Gigahertz H Manyetik alan şiddeti MHz Megahertz RF Radyo Frekansı SA Soğurma kaybı SAR Özgül Soğurma Oranı SE Ekranlama Etkinliği SI Uluslararası Birimler Sistemi SR yansıtma kaybı UHF Ultra Yüksek Frekans WHO Dünya Sağlık Örgütü i tesirli (kaynak) manyetik akım yoğunluğu d manyetik akım yoğunluğu yer değiştirmesi 0 Boşluğun manyetik geçirgenliği r Bağıl manyetik geçirgenlik Manyetik geçirgenlik σ0 Boşluğun iletkenliği σr Bağıl ilekenlik σ İletkenlik
1
1 GİRİŞ
Dört bir yanımızın elektronik cihazlarla donatılı olması ve insanların bu cihazları
kullanımından vazgeçememesi doğal olarak yaşadığımız alanlarda da
elektromanyetik kirliliğin oluşmasına neden olmaktadır. Elektromanyetik yayın
yapan kaynakların insan vücudunda sıcaklığı artırdığı deneylerle kanıtlanmıştır.
Süreklilik arzedebilecek böyle durumlarda vücut, sıcaklığını tolere edemez ve
hastalıklara davetiye çıkarılır (Aldrich, 1987; WHO 2012; De Santis, 2012; Cheng
2014).
Teknolojinin olanaklarından ödün vermeden ancak olası etkileri minimuma
çekmek için çeşitli elektromanyetik uyumluluk problemlerine farklı şekilde
yaklaşılarak optimum çözüm bulunması gerekmektedir. Bunun için birçok
yöntem geliştirilmiştir. Bunlardan biri de ekranlamadır. Ekranlama; kart, devre
ya da cihaz düzeyinde iki ortamı birbirinden elektromanyetik anlamda izole
etmek diye tanımlanır. Böylece kaynak ile kurban arasında konulan bir ekran
malzemesi sinyalin geçmesini tamamen veya kısmen engeller. Ekranlama
malzemesi olarak genellikle iletken veya ferromanyetik malzemeler
kullanılmaktadır. Bu malzemelerin iletkenliği veya manyetik geçirgenliği EM
sinyalinin yansımasında veya soğurulmasında etkin rol oynar (Sevgi, 2000).
İnsanların günlük hayatta EM kaynaklarına genellikle evlerinde maruz
kalmaktadırlar. Bunlardan en yaygın olanları RF ve mikrodalga frekanslarında
çalışan cep telefonları ve deck telefonları, DSL ve WiFi modemler, AM sinyal ve
uydu yayınları, mikrodalga fırını vs olarak sayılabilir. Bu çalışmada bu cihazların
çalışma frekansı olan RF ve mikrodalga frekans bölgesi incelenmiştir (Cheng vd.,
2014; Özdemir vd., 2015).
Elektromanyetik kaynaklardan etkilenmeyi aza indirgemek her kaynağa özgü
çözüm önerisinin olmasını gerektirir. Bunun başlıca sebebi ekranlama sırasında
her ekran malzemesinin farklı frekans bölgelerinde davranışlarının veya
ekranlama özlelliklerinin değişiklik göstermesidir. Bu nedenle ekranlama
yaparken seçilecek malzeme için bazı temel kuralların sağlanması şarttır. Buna
2
göre; malzemenin istenen veya beklenen seviyede ekranlama sağlayıp
sağlamadığının bilinmesi, süreklilik ve dayanıklılık koşullarının sağlanması,
kaynak veya ekran üzerindeki zaruri açıklıkların boyutunun optimumda
tutulması önemlidir (Weibler, 1993).
Bu çalışmada yaygın kullanılan metallerden bakır, gümüş ve paslanmaz çelik
ekranlama malzemesi olarak kullanılmıştır. Bu malzemelerin yüksek iletkenlik ve
manyetik geçirgenlik değerleri onları diğer metallerden daha iyi birer ekran
malzemesi kılar. Metallerin ince levha olarak kullanımının EMA’yı yeterince
engellediği çalışmalarca ortaya konulmuştur. Buna ek olarak ister havalandırma
gereği ister başka nedenlerden ötürü levhaların üzerinde açıklıklar bırakmak da
ekranlamayı belli ölçüde azaltsa da istenen değerlerde başarı elde etmek
mümkündür. Bazı durumlarda ise kat kat farklı ekran malzemesinin kullanımı ile
birinin dezavantajının diğerinin avantajı ile kapatılması ve dolayısı ile çok daha
iyi ekran modeli elde etmek de mümkündür. Fakat levhaların hantal olması ve
esnek olmayışı, maliyet ve çevre şartlarına dayanıklık gibi dezavantajlarının
oluşu onların bu şekilde kullanımını sorgular hale getirmektedir. Bahsi geçen
kriterlerin avantaja dönüştürülmesi için araştırmacılar metallerin toz veya fiber
halini farklı uygulamalara entegre ederek kullanmayı amaçlamışlardır. Bu
kapsamda ortaya çıkan ürünlerden biri de koruyucu tekstil kumaşlarıdır.
Koruyucu tekstil kumaşları EM ekranlama uygulamalarında yaygın kullanılan
ekran malzemesi olarak görülürler. Kumaşı oluşturan ipliğin metal bir fiber –
iplik karışımından elde edilmiş olması literatürde iletken kumaş olarak da
adlandırılmasını sağlamıştır.
İletken kumaşların başlıca özelliği yapısında bulundurduğu iletken veya
ferromanyetik malzemelerin elektromanyetik alanlara kalkan olarak
kullanılabilir olmasıdır. Bu kumaşların tercih edilmesindeki en büyük etken
esnek olması, dolayısı ile her türlü açıklığı kapatabilir, bağlantı noktalarından
sızıntıları engelleyebilir olmasıdır. Ayrıca seri üretiminin kolaylığı ve maliyet
düşüklüğü gibi nedenler de avantajlarındandır.
3
İletken kumaşların kullanım alanı oldukça geniştir. Günümüzde endüstrileşen bu
alanı giyilebilir teknolojide, askeriyede, tıpta görmek mümkündür. EM alanlara
hassas insanların online işlemler ile elde edebileceği kıyafet ve ev gereçleri de
buna örnek teşkil eder.
Çalışma kapsamında elektronik ev gereçlerinin büyük oranda çalışma frekansı
olan 750 – 2000MHz frekans bölgesi için Mil-Std-285 standartları da bir düzenek
ile bir dizi deneyler yapılmıştır. Deney malzemeleri olarak örme kumaş
türlerinden ribana ve süprem, dokuma kumaş türlerinden bezayağı kumaşı tercih
edilmiştir. Ayrıca kumaşların elde ediliş biçiminden farklı bir yöntem ile elde
edilen metal ızgarayı andıran yapılar da deneye test için eklenmiştir.
Örme kumaşların üretimi için iletken iplik bobini örme kumaşa verilmiş ilmek
sıklığı için makinenin iğneleri ayarlanmış ve örme işlemin geçilmiştir. Dokuma
işlemi için öncelikle iletken iplikten 3’er metre uzunluğunda iplikler elde edilmiş
ardından istenen iğne aralığında dokuma makinesinin iğnelerinden geçirilip
dokuma makinesinin ön ve arka iplik toplama bobinlerine gerdirilmek suretiyle
bağlanmıştır. Ardından mekik1 yardımı ile atkı ipliğinin sağ ve sola götürülerek
dokuma işlemi sürmüştür. Metal ağların elde edilmesi için demir levha bir
kenarından masaya sabitlenerek altının boş olması sağlanmıştır. Kare şeklindeki
demir levhanın kenarları 1mm’lik dişlere sahiptir. Öncelikle levhanın üzerine
herhangi bir kumaş konulmuştur. Fiberin dişlerden geçip levhanın altından
dönerek tekrar üzerine gelip tur tamamlamasının ardından karşı taraftaki diğer
dişin üzerinden geçip yeni tur başlatılarak desenler oluşturulmuştur. Beklenen
desen elde edildiğinde üzerine yapıştırıcı uygulanıp başka bir kumaş
konulmuştur. Yapıştırıcının kurumasının ardından kumaş ve arasındaki metal
ağın levhadan kurtulması için levhanın diş kenarlarından fiberler kesilmiştir.
Deneyde kullanılan teçhizatlar sinyal jeneratörü, spektrum analizörü, alıcı ve
verici anten olmak üzere 2 adet anten ve bağlantıları sağlamak üzere kablo ve
adaptörlerdir. Öncelikle, deney düzeneği içine alıcı ve verici anten birbirine karşı,
1 Dokumacılıkta, el dokuma tezgâhında ya da otomatik dokuma tezgahlarda atkı ya da argaç adı verilen ve enine olan iplikleri, arış denilen ve uzunlamasına olan ipliklerin arasından geçirmeye yarayan masuralı araç
4
arada 20x20cm’lik kare olacak şekilde yerleştirilmişlerdir. Sinyal jeneratöründen
verilen sinyal verici anten tarafından bu kare boşluktan alıcı antene iletilmiş ve
transfer edilen güç spektrum analizörü tarafından okunmuştur. Aynı işlem kare
boşluğa ekran malzemesinin konması ile devam etmiştir. Sonuç olarak, kare
boşlukta ekran malzemesi yokken okunan değerle kare boşlukta ekran
malzemesinin ardından elde edilen değerler karşılaştırılmış ve SE değerleri dB
olarak kaydedilmiştir. Değerler daha sonra Matlab programı ile grafik şeklinde
karşılaştırılmıştır.
Deneyde 750 – 2000MHz frekans bölgesi 16 frekans değerinde ölçüm yapılmıştır.
Bu frekans bölgesinin 50 ve 100MHz’lik dilimlere ayrıldığını gösterir. Fazla
sayıda noktanın bulunmaması grafikle elde edilen değerlerin ani yükselişi veya
düşüşü gibi görüntülere sebep olmakta ve frekans aralığı bazında yorum
yapmakta zorlanıldığından eğri uydurma yöntemi ile noktalar arasında yumuşak
geçişler sağlanmıştır. Böylece belli frekans bölgeleri için hangi malzemenin daha
iyi sonuç verdiğini gözlemlemek kolaylaşmıştır. Fakat eğri uydurmadan kaynaklı
meydana gelebilecek ufak çaplı hata payı düşünüldüğünde tekil frekansa karşılık
gelen SE değerleri deneylerde elde edilen değerlerden alınmıştır.
Deneyde hem tekil değerler hem de eğri uydurma ile edilen değerlerden gelen
frekans bölgesi SE değerleri birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Buna göre 50µm
metal özlü ribana ve süprem örme kumaşlar arasında belirgin bir farkın olmadığı
ve tekil birkaç nokta dışındaki SE değerlerinin dışında literatürde görülen diğer
tekstil ürünlerinin çok altında olduğu görülmüştür. 50µm çapa sahip bakır özlü
dokuma kumaş 950 – 1150MHz ve 1650 – 1900MHz frekanslarında en iyi sonucu
verirken, ona en yakın sonucu 200µm çapa sahip bakır fiberden elde edilen ızgara
metal ağ vermiştir. 200µm çapa sahip bakır özlü dokuma kumaş karo desenli
metal ağla benzer sonuçlar vermiş olup SE grafiğinde orta sıralarda yer
bulmuşlardır.
5
2 KAYNAK ÖZETLERİ
Spiegel (1984), bir elektromanyetik kaynaktan meydana gelen ışınımın canlı
vücudu üzerinde oluşturduğu sıcaklık farklarını incelemiştir. Çalışmasında canlı
vücudu küp, silindir ve küre biçimlerinde düşünülmüş, canlı parçalarının fiziksel
özellikleri göz önünde bulundurularak soğurduğu radyasyon miktarı çeşitli
nümerik metotlar ile ortaya konmuştur. Vücudun iç organlarındaki sıcaklık
artışları grafiklerle gösterilmiştir.
Chung (2000), çalışmasında ekranlama için genelde yüksek iletkenlikli veya
yüksek manyetik geçirgenlikli ferromanyetik malzemeler seçilmesi gerekliliğini
belirtmiştir. Ona göre bu malzemeler soğurma özelliği sayesinde
elektromanyetik dalgayı büyük oranda engeller ve şiddetini zayıflatır.
Pocai ve Bottari (2003), çalışmalarında kumaşlar için henüz teorik
hesaplamaların olmadığını fakat kumaşların metal ağlara veya üzerinde açıklık
bulunduran metal levha yapılarına benzetilerek SE hesaplama yöntemlerinin
geliştirilebileceğini belirtmişlerdir. Araştırmacılar hesaplamaların temel SE
sonuçlarının elde edilebileceği mevcut denklemlerin kumaşlar için
uyarlanabileceğine vurgu yapmışlardır.
Su ve Chern (2004) çalışmalarında dokuma koruma kumaşı üretmek için
paslanmaz çelik özlü ipliklerden farklı tiplerde dokuma kumaşlar üretmişlerdir.
Koaksiyel iletim ekipmanları kullanılarak bu kumaşların elektromanyetik
ekranlama etkinlikleri ölçülmüştür. Deney sonuçları daha yoğun ve sıkı yapının
daha yüksek Emse değerine sahip olduğunu göstermiştir. En iyi SE değerine sahip
olan kumaşın bezayağı kumaşı olduğu saptanmıştır.
Cheng vd., (2006) çalışmalarında jakarlı el dokuma tezgahı kullanılarak dimi
(3/1) bakır dokuma kumaşlar üretmişlerdir. Farklı atkı ve çözgü sıklıkları, farklı
çaptaki bakır teller ve yerleşim açıları dikkate alınarak 144-3000MHz frekans
bölgesi için elektromanyetik ekranlama etkinliği ölçülmüştür. Kumaş katman
sayısındaki artış, atkı ve çözgü sıklığının artması ile ekranlama etkinliğinin arttığı
6
gözlemlenmiştir. Bakır tel çaplarının artmasının ise ekranlama etkinliğini
özellikleri. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 156, Isparta.
Kılıç, G., 2010. Elektromanyetik radyasyona karşı koruyucu özellikte antistatik
örme kumaşların üretimi için farklı kompozit ipliklerin geliştirilmesi. Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 194, Kayseri
Kodali, P., 2001. Electromagnetic Compatibility, 2nd ed, WILEY-IEEE Pres, New
York. Liu, Z., Wang, X.C., 2012. Influence of fabric weave type on the effectiveness of
electromagnetic shielding woven fabric. Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 26. 1848-1856.
Liu, Z., Wang, X.C., Zhou, Z., 2013. Computation of shielding effectiveness for
electromagnetic shielded blended fabric, Przeglad Elektrotechniczny ISSN 0033-2097,R.89 NR 3a.
53
CANDAN, C., Düz Örme Teknolojisi Kitabı, İstanbul, 2000 Özdemir,H., Uğurlu, Ş.S., Özkurt,A., 2015. Electromagnetic Shielding of Textured
Steel Yarn Based Woven Fabrics Used for Clothing. Journal of Industrial Textiles, 45(3), 416-436.
kalkanlama özelliği olan tekstil yüzeylerinin üretimi ve yüzeylerin kalkanlama etkinlik alanının araştırılması, Tübitak proje no: 107M454..
Perumalraj, R., Dasaradan, B.S., 2010. Electromagnetic Shielding Effectiveness of
Doubled Copper-Cotton Yarn Woven Materials, Fibres & Textiles in Eastern Europe. Vol. 18, No. 3(80) pp74-80.
Pocai, M.R., Bottari, E.,2003. Electromagnetic Charcaterization of Protective
Clothing. Roh, J.S., Y.S.Chi, T.J. Kang, S.Nam, Electromagnetic Shielding Effectiveness of
Multifunctional Metal Composite Fabrics, Textile Research Journal 2008; 78; 825
Sevgi, L., 2000. Elektromanyetik Uyumluluk Elektromanyetik Kirlilik, Yapım
Matbaa, İstanbul. Spiegel, R. J., A Review of Numerical Models for Predicting the Energy Deposition
and Resultant Thermal Response of Humans Exposed to Electromagnetic Fields, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol MTT-32, no. 8, August 1984.
Su, Ching-Iuan, Chern, Jin-Tsair, Effect of Stainless Steel-Containing Fabrics on
Electromagnetic Shielding Effectiveness, Textile Research Journal, Jan 2004
Weibler, J. 1993. Properties of Metals Used for RF Shielding. EMC Test & Design. Wong, A.Y., Moreno, R., Shields, K.R., Wang, R., Radiation Redirecting External
Case for Portable Communication Device and Antenna Embedded in Battery of Portable Communication Device, United States Patent, No: US 8,208,980 B2, Jun 26,2012.
World Health Organization, 2012. Establishing a Dialogue on Risks from
hold all; end hold off; % figure; subplot(2,3,1); for i = 1:6 subplot(2,3,i); plot(frekans,k,'b',frekans,ss(i,:),'r-.','linewidth',2); hold on legend(['Ekran yokken', legend_str(i)], 'location','SouthWest'); axis([725 2025 -60 0]); Xlabel('Frekans (MHz)'); Ylabel('SE (dB)'); grid on; end hold off; figure subplot(2,2,1); for i = 1:4 subplot(2,2,i); plot(frekans,k,'b',frekans,ss(i+6,:),'r-.','linewidth',2); hold on legend(['Ekran yokken', legend_str(i+6)], 'location','SouthWest'); axis([725 2025 -60 0]); Xlabel('Frekans (MHz)'); Ylabel('SE (dB)'); grid on; end hold off; % Kumaşların SE değerlerinin teorik incelenmesi % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clc; close all; clear all; malzemeler = [ 1 1.05; 1 1; 1000 0.1; 500 0.02]; k = 1.38e-3; eb = 0.31; Db = 60; p = 0.17; Dw = 60; Dv = 60; d = 0.5; f = [ 750 850 900 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1800 1850 1950 2000 ]*1e6; renkler = [ 'b' 'r' 'c' 'm' ];
57
noktalar = [ 'ob' '*r' 'c+' 'mx' ]; basliklar = { 'Gümüş iplik', 'Bakır iplik', 'Çelik iplik', 'İnox iplik' }; flag = 1; for j = 1:length(malzemeler) for i = 1:length(f) h = (pi * p * d^2)/1000 * (Dw + Dv)/100; a = 10*log10(malzemeler(j,1) * f(i)/malzemeler(j,2)); b = 1.31 * h * sqrt(f(i) * malzemeler(j,1) * malzemeler(j,2)); SE= 168.16 - a + b; SEc(j,i) = (k * ((Dw+Dv)/200-Db) + eb) * SE; end subplot(2,2,j); plot(f/1e9,SEc(j,:),renkler(j),f/1e9,SEc(j,:),noktalar(2*j-1:2*j)); bas = basliklar{j}; title(bas); xlim([0.75 2]); set(gca,'XTick',0.75:0.15:2 ); set(gca,'YTick',min(SEc(j,:)):(max(SEc(j,:))-min(SEc(j,:)))/6:max(SEc(j,:)) ); Xlabel('Frekans (GHz)'); Ylabel('SE (dB)'); hold off end figure; for j = 1:4 h(j) = plot(f/1e9,SEc(j,:),renkler(j)); hold on plot(f/1e9,SEc(j,:),noktalar(2*j-1:2*j)); end Xlabel('Frekans (GHz)'); Ylabel('SE (dB)'); set(gca,'XLim',[0.75 2]) set(gca,'XTick',0.75:0.15:2 ) title('Malzemelerin karşılaştırılması'); legend(h,'Gümüş','Bakır','Çelik','İnox'); hold off; % Kumaşların SE değerlerinin frekans–SE–kumaş yoğunluğu ekseninde grafiği% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clc; clear all; close all; malzemeler = [ 1 1.05; 1 1; 1000 0.1; 500 0.02]; k = 1.38e-3; eb = 0.31; Db = 60; p = 0.17; Dv = 60:10:210; d = 0.5;
58
f = [ 750 850 900 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1800 1850 1950 2000 ]*1e6; basliklar = { 'Gümüş iplik', 'Bakır iplik', 'Çelik iplik', 'İnox iplik' }; for t = 1:length(malzemeler) for j = 1:length(Dv) for i = 1:length(f) h = (pi * p * d^2)/1000 * (Dv(j) + Dv(j))/100; a = 10*log10(malzemeler(t,1) * f(i)/malzemeler(t,2)); b = 1.31 * h * sqrt(f(i) * malzemeler(t,1) * malzemeler(t,2)); SE= 168.16 - a + b; SEc(j,i) = (k * ((Dv(j)+Dv(j))/200-Db) + eb) * SE; end end figure(round(t/2)) subplot(1,2,mod(t-1,2)+1); [X,Y] = meshgrid(f/1e9,Dv); meshc(X,Y,SEc); surface(X,Y,SEc); colormap hsv colormap(flipud(colormap)) if(mod(t,2)==1) colorbar; end zlabel('SE (dB)','fontsize',13); xlabel('Frekans (GHz)','fontsize',13); ylabel('Yoğunluk (1/10cm)','fontsize',13); bas = basliklar{t}; title(bas); set(gca,'XLim',[0.75 2]) set(gca,'XTick',0.75:0.15:2 ) set(gca,'YLim',[60 210]) set(gca,'YTick',60:30:210 ) hold off end
59
ÖZGEÇMİŞ
Adı Soyadı : Fidan Gamze Kızılçay ABDULLA Doğum Yeri ve Yılı : Adana, 1982 Medeni Hali : Evli Yabancı Dili : İngilizce E-posta : [email protected] Eğitim Durumu Lise : Özel Adana Fen Lisesi. Lisans : SDÜ, Mühendislik Mimarlık Fak., Elektronik ve Haberleşme
Müh. Mesleki Deneyim Vodafone Güney Anadolu BÇO (Zeka Mühendislik), ADANA
11.2010 – 06.2012
RFG Mühendislik,
SDÜ Teknokent ISPARTA
01.04.2013 – 04.04.2014
Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi 10.02.2014 – 15.01.2016
Yayınları Uluslararası toplantıda sunularak tam metin olarak yayımlanan bildiri
Abdulla, R., Abdulla, F.G.K., "Feeding the ultrasonic devices used in boats with solar energy by using logic switching method", 12th International Conference on Management of Innovative Technologies & 4th International Conference on Sustainable Life in Manufacturing - Mit&Slim2013,ISBN 978-961-6536-67-7, pp.185-188. 22-24 September 2013,Piran.
Abdulla,R., Delihasanlar,E., Abdulla,F.G.K., Yüzer,A.H., "Investigating the
Electromagnetic Shielding Effectiveness Simulations of Metal Composite Fabrics", International Conference on Engineering and Natural Science, 24-28May 2016,Sarajevo
Taranmış F otoğraf
(3.5cm x 3cm)
60
Ulusal toplantıda sunularak tam metin olarak yayımlanan bildiri
Abdulla, R., Abdulla, F.G.K., Merdan, M., "Ekranlama Problemlerinde Sınıflandırma ve Ölçüm Sonuçlarını Etkileyebilecek Faktörler", 2. Ulusal Elektromanyetik Uyumluluk Konferansı - EMC2013, Işık Üniversitesi İstanbul, 9-11 Eylül 2013.
Abdulla, F.G.K., Abdulla, R., Merdan, M., "Helmholtz Bobinlerinin Oldukça Düşük
Frekansta Deney Seti Olarak Kullanımı Üzerine Bir Çalışma", 2. Ulusal Elektromanyetik Uyumluluk Konferansı - EMC2013, Işık Üniversitesi İstanbul, 9-11 Eylül 2013.
Ulusal kuruluşlarca desteklenen projede görev alma
0409.TGSD.2013 Nolu Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Teknogirişim Sermayesi Desteği, "Yosun ve Kekamozların Gemilere Yapışmasını Engelleyen Ultrasonik Yayın Yapan Cihaz Tasarımı".
Mesleki bir yarışmada derece veya mansiyon almış olmak
Abdulla, R., Abdulla, F.G.K., Yabancılara Türkçe Öğretiminde Kolaylık Sağlayacak Bilgisayar veya Mobil Cihazlariçin Oyun Yazılımı Yarışması, İkincilik Ödülü, Süleyman Demirel Üniversitesi, 15- 17Mayıs 2013.