Völgyi Ferenc: „Mikrohullámok ipari alkalmazásai, nyomtatott antennák”

Az előadások a következő témára: "Völgyi Ferenc: „Mikrohullámok ipari alkalmazásai, nyomtatott antennák”"— Előadás másolata:

1 Völgyi Ferenc: „Mikrohullámok ipari alkalmazásai, nyomtatott antennák”
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan (régi nevén Mikrohullámú Híradástechnika) Tanszék 60-éves ünnepsége Völgyi Ferenc: „Mikrohullámok ipari alkalmazásai, nyomtatott antennák” Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

2

3 Témakörök

4 Kutatási témáim 1964- Diplomatervem: Nukleáris detektorjel szimulátor 1965- Kétdiódás parametrikus erősítők a 3,6 GHz-es sávra (TKI), ZMKA-ETI előadások 1966- ETI-előadások, lab.gyak, TKI-PE fejlesztés 1967- TKI-PE fejlesztés, reflex klisztronok vizsgálata 1968- HM-PE terepmérések (Tápiószecső, Katafa, Pápa), 1969-GTT-PE, Parametrikus erősítő a GTT4000/600 mikrohullámú berend.hez Barka-PE bemutató (Szeged) 1970- GTT-PE (Kékes, Mikrohullámú Állomás), BARKA-PE (FMV-ben gyártjuk), Szeged bemutató, AR-1 PE fejlesztés (Budapest, Ferihegy Airport), PE-0.8 (Körishegy) Elektronikus hangolású PKI-PE (Taljándörögd) 1972- PE 0.8 (HTI), Polyguide-PE, Gunn oszcillátorok fejlesztése, újítás (PRTMI), szakmérnöki diploma megszerzése 1973- BARKA-PE (HM) fejlesztés, új lengyel diódák (Varsó), hőfok-kompenzálás (FMV)

5 1974- PKI-PE fejlesztés (széles sávban varaktorral hangolható)
1975- Intern.Wiss.Koll. (Ilmenau), Parametric Amplifiers on Plastic Substrates 1976- ECHO-berendezés fejlesztés (Mechanikai Laboratórium), GO-mozgás érzékeló (MIKI), 8 GHz-es miniatűr mikro berendezés (Orion) 1977- ECHO-II fejlesztés (Mech.Labor), bPE-3 fejlesztés, felszer. (Sofia, Varna, Burgas), Meteosat-PE fejlesztés, FPE (Budapest, Ferihegy) kísérletek, IV.Nat.Conf. (Gdansk) Hybrid integrated microwave mixers using different field configuration on diff. frequencies (Bozsóki-Völgyi) 1978- PE-jelkör mérése (hallg.lab.), bPE-3 (Sofia,Varna,Burgas), Meteosat-PE 1979- Meteosat 1.7 GHz PE (Neustrelitz) 1980- bPE-3 (Sofia, Varna, Burgas), XFPE (Budapest, Ferihegy), 50 GHz GO-fejlesztés 1981- XbPE, PE/ OPRL-4 (Targoviste) 1982- XbPE, PÁRA-1 (extrém kiszajú PE) TKI, bPE (Sofia, Varna, Burgas, Plovdiv) 1983- XbPE, Cx-WG adapter szabadalom (2251/4020/82/3), PARANT (Orion), MHT-94-PA, bPE (Sofia, Varna, Burgas) 1984- bPE (Sofia, Varna, Burgas), digitális MTI (Gálfi)

6 1985- MSA-tanulmány, Hir.Tech cikkem, bPE-célműszerek (Sofia, Varna, Burgas)
1986-Textilipari nedvességmérő, LPE-9.6 (Ferihegyi repülőtér, MRL-5) 1987- EuMC-Rome, MACORD (HTV), GNM, Kőzetradar (OMFB) 1988- KSR-8 MSA, PARION, Kőzetradar, XbPE (Sofia, Varna, Burgas) 1989- SBMO (Sao Paulo), Gabona Nedvesség Mérő GNM (Gödöllő Egyetem) 1990- ICOMM (Dehra Dun, India), EuMC (Budapest), MACONT (Totaltel), EPF (Parab.Szövetk.), SHF-konv zavarvédettség (Stog GmbH), PRF-MSA (Orion), Kőzatradar (Geopárd,Pécs) ’EuMC (Stuttgart, Mernyei F) EPF, HTSC- Debreceni Egyetem, 16 GHz MSA 1992- HPWR-MSA (L&S), Cu-vastagréteg minősítése (OMFB) ’EuMC (Madrid), HPWR-MSA, MTTS, GTRI, MOIST-1 (Atlanta), „Megnövelt sávszélességű mikrosztrip antenna” szabadalom (205 816) Papír-anyagok mikrohull. vizsg. (Papiripari Kut.) 1994- ESL (White Light Project WLP-Boston, BCN), THz –DET (MÜFKI) 1995- Milcon (Abu Dhabi), Okt.Konf (Győr), TMA (BHG), CBM (Interspan), EM-tér/anyag (OTKA), ESL (WLP-Boston, BCN)

7 1996- MTTS-96, MOIST-2 (San Francisco) CBM, ISAP (Chiba), BANKNET (Dr
1996- MTTS-96, MOIST-2 (San Francisco) CBM, ISAP (Chiba), BANKNET (Dr.Szabad Gy), RTD-Labor, Tateyama-Kagaku (Toyama City), Marion-MSA (Orion), GNM (Gödöllői Egyetem), könyv fejezet (IEEE Press) 0.9 GHz-es panel ant. (BHG) ’EuMC (Jerusalem) WGM-converter, CBM (Interspan, Vásáros-namény), RTD-Lab, 5.8 GHz PHA-MSA (Wavespan, San Francisco) kukorica polarizációs mérése (Gödöllői Egy.), PRISM-mérések Harris 1998- URSI (Thessaloniki), NTUA (Athens, Greek), MSA R&D (Izmir, Turkey), PIERS (Nantes), APMC (Yokohama), 14 GHz MSA-array, KandóFóisk. 100 éves, ea: Mikroh. mérőrendszer folyamatszab. Célokra 1999- SSTA (Denver), MOIST-3 (Athens, Georgia, USA), MICROCOLL-10 (Budapest), EMC (Zurich) GTEM-cell, Híradástechnika cikkeim, Dept. Of Wood Science (Blacksburg, Virginia), oktatás: Kandó Műsz. Főisk.

8 2000- NDT of Wood (Sopron), SSTA (San Diego), Specifying the freshness of eggs using microwave sensors, SSTA International Journal, Vol 1, No 1, and Multifrequency sensing of large-sized dielectric boards, könyv fejezet: Sensors Update (Wiley), oktatás: Kandó Bp-i Műszaki Főisk, SSTA Int. Journal: editorial board member 2001- SSTA-3 (San Diego), Design of a non-line sensor system with spread-spectrum and modulated backscatter techniques, MOIST (Weimar) Microstrip sensors used in microwave aquametry (Völgyi), Influence of some EM-parameters of microwave field on grain drying process (Beke-Völgyi), Scaletron Co (Montreal), TAN-35 szélessávú, többrétegű planár antennák (Teletechnika Kft), oktatás: Kandó Bp-i Műszaki Főisk 2002- ISHM (Taipei, Taiwan), Calibration methods for non density-sensitive microwave-based moisture sensors, Scaletron Co (Montreal), oktatás: Kandó Bp-i Műsz. Főisk 2003- ISEMA’03 (Rotorua, New Zealand) New microwave sensors for use in bins of raw materials and in concrete mixers, Scaletron Co (Montreal)

9 2004- Nyugdíjban, WCNDT, Invited Paper: Microwave Inspection of Civil Structures (Montreal), Scaletron Co (Montreal) 2005- ISEMA’05 (Weimar) Non-contact moisture sensor for fresh concrete, könyv fejezet Electromagnetic Aquametry (Springer), MVMK (Gulyás), RONED-PWM (BAERT, Bakonyi Erőmű, Ajka) 2006- ISHM (Rio de Janeiro), Microwave sensing the water content of timbers in wood-fired power plants, MVMK, PWM (Ajka) 2007- Meas. Sci. Technol. Cikkem, MVMK, PWM (Ajka), RFID-MSA (EU-kutatás) 2008- RONED (Ajka), RFID-MSA-k 2009- RONED (Ajka), ISC-2 Intelligent Shopping Cart (MSA-k), SZAN (Vértesi Erőmű) 2010- APNED (DBM, Dél-nyírségi Bioenergia Művek) < remélem!

10 Renewable Energy Sources in Hungary
The share of utilisation of renewable energy sources in Hungary in percentage ( ).

11 Power Plant, Ajka, Hungary
Timbers are positioned parallel or orthogonal with respect to the track’s axis, and measured on the weigh-bridge.

12 Power Plant, Ajka, Hungary
The air pollution is minimized in power plants fueled by firewood (timber)

13 Specifications range of moisture content: 20-120% (dry basis)
desired accuracy: % temperature range: C deg timbers positioned: horizontally-, parallel or orthogonal frequency: ISM-bands Type of wood: mixed (forestry), Turkey oak, Poplar, Oak, Spruce, Beech… distribution, length of timbers: 1m 40%, 2-2.5m 35%, 3-4m 15%, 5-6m 15% diameter: 25-65 cm 60%, 5-25 cm 40%

14 (0.3< γ< 1.3 t/m3) versus water content (0<w<120%),
„Balloon-diagram” Volume-weight (0.3< γ< 1.3 t/m3) versus water content (0<w<120%), parameter ρ’= ρ(1+s); 0.25< ρ’<0.9 Mean values for 1 year. Turkey Oak 1, Poplar 2, Oak 3, Spruce 4, Beech 5, Hornbeam 6, Alder 7, Mixed (green circles)

15 2.2. Direct model Depending on the dry-density, polynomal approximations of ε’ are given in the next equations, based on the Tables of [1]: ε’(ρ=0.3) = w – 0.864*10e-4* w^ (8)……. ε’(ρ=0.8) = w – 1.94*10 e-4* w^ (13) Polinomal approximations are also given for tan d (ρ,w) -values Microwave properties: A= 1.82 F1*L {ε’/2[1+tan^2(d)]^0.5-1}^0.5 Φ1= 12 F1*L {{ε’/2[1+tan^2(d)]^0.5+1}^0.5}-1} Here A is the transmission attenuation in dB, F1 is the frequency in GHz, L is an equivalent thickness of wood-stack, measured in cm, and Φ1 is given in°

16 Calculated A(w), parameter: ρ=0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8 t/m3
Results for A(w) Calculated A(w), parameter: ρ= t/m3 from bottom to top, L= 1m, f = 434 MHz, t = +20 ◦ C

17 Calculated Φ(w), parameter: ρ=0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8 t/m3
Results for Φ(w) Calculated Φ(w), parameter: ρ= t/m3 from bottom to top, L = 1m, f = 434 MHz, t = +20 ◦ C

18 Results for Oak, Hornbeam, A(t)
Calculated A(t), parameter: w= % from bottom to top, L = 1m, f = 434 MHz, ρ = 0.7 t/m3

19 Results for Oak, Hornbeam, Φ(t)
Calculated Φ(t), parameter: w= % from bottom to top, L = 1m, f = 434 MHz, ρ = 0.7 t/m3

20 Inverse model for calculation of w [%]

21 2.2. Inverse model Starting with multi-frequency Ai, Φi data, next is the approximation of dry density and equivalent thickness of the wood-stack. Preliminary info: type of wood, measured weight, approximate volume. From dual frequency phase relations [9]: Using signatures: The permittivity and loss tangent:

22 2.2. Inverse model (cont’d)
Using the universal calibration given in [9] with our frequency dependent a(f) constants, the X-value can be calculated: a(0.434) = a(0.915) = a(2.450) = 1.35 and the inverse functions (moisture contents) at given dry densities are:

23 Microwave measurement of a wood-stack
Microwave measurement of a wood-stack. Vertically polarized microstrip antennas-, semirigid cables-, and the VNA is also shown

24 Microwave measurement of a wood-stack (2)

25 Transmission amplitude and phase measurement of a wood-stack
Transmission amplitude and phase measurement of a wood-stack. Frequency markers: MHz, attenuation: dB, phase: deg

26 Simplified block-scheme of the firewood moisture measurement system

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37 Ajka

38

39

40

41

42

43 Non-Contact Moisture Sensor for Fresh Concrete
Measurement set-up for NCS using active-BSC

44 RFID

45

46

47

48 Scale-Tron (Montreal)

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61