Theses supervised by Prof. Dr. Selçuk Helhel
11 theses · Akdeniz University
Endüstride yaygın olarak kullanılan doğal ahşapların elektriksel özelliklerinin tahribatsız yöntemler kullanılarak tahmin edilmesine yönelik ampirik matematiksel modellerin geliştirilmesi
Son yıllarda endüstriyel alanda birçok uygulama doğal kaynaklara ilgi duymaya başlamıştır. Doğal ahşap gibi ham maddeler, mikrodalga ısıtma ve kurutma sistemlerinde, sürdürülebilir elektroniklerde ve mercek uygulamalarında birçok uygulamada yer almaktadır. Bu nedenle malzeme bilimi mühendisliğinin doğal ahşabın fiziksel özelliklerine yönelik bu tür araştırmalara kritik bir ihtiyacı vardır. Bu çalışma için yaygın olarak kullanılan toplam dokuz doğal ahşap hazırlanmıştır. Seçilen doğal ahşap üç yumuşak ağaç (Sedir, Ardıç ve Çam) ve altı sert ağaç (Ceviz, Çınar, Titrek kavak, Kestane, Meşe ve Okaliptüs) olarak sınıflandırılabilir. Her numune düğümsüz olarak özenle seçilmiştir. Hazırlanan ahşap malzemelerin mekanik kesime bağlı olarak 0,4 mm ile 0,6 mm arasında kalınlık değişimi sağlanmıştır. Ayrıca ölçüm düzeneğinde kullanılacak dalga kılavuzu adaptörleri için her ahşap malzeme benzer boyutlarda üç numuneden oluşturulmuştur. Ancak endüstri için en önemli amaç, hem nem içeriği hem de yoğunluk koşullarındaki değişimler altında elektriksel özelliklerin tepki davranışıdır. Bu çalışmada, seçilen dokuz ağaç örneğinin incelenen elektriksel özellikleri [2,17–6,0 GHz] frekans aralığında belirlenmiştir. Ölçümler, VNA ve üç dalga kılavuzu adaptörü (WR340, WR229 ve WR159) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her numunenin ölçümünün 500 ham veri noktası içerdiği toplam 49.500 yumuşak ağaç ve 99.000 sert ağaç S parametresi toplanmıştır. Toplanan s-parametreleri, ahşap numunelerin MATLAB ile dielektrik özelliklerinin hesaplanmasında kullanılmıştır. Farklı nem ve yoğunluk koşulları altında elde edilen dielektrik özellikleri belirten, her ölçümün ortalama veri sonuçlarından ampirik bir matematiksel model oluşturmak için kullanıldı. Oluşturulan ampirik matematiksel modeller, yumuşak ağaç dielektrik veri sonuçları kullanılarak oluşturulmuş toplam 36 ampirik matematiksel modele ve sert ağaç dielektrik veri sonuçlarını kullanan 72 ampirik matematiksel modele sahiptir. Sunulan doğal ahşap örneklerinin ampirik matematiksel modelleri, hem geçirgenlik hem de tanjant kaybının dielektrik veri sonuçları için üretildi. Geçirgenlik veri sonuçlarından elde edilen ampirik modelde, R2'nin 0,9'un üzerinde olduğu hesaplanırken, kayıp Tanjant sonuçlarında ise R2'nin 0,7'nin üzerinde olduğu sonucuna varılmıştır. Buna göre elde edilen modellerin tahmin kabiliyetlerinin yüksek olduğu tespiti yapılabilir. Elde edilen modellerin performansını incelemek için ampirik matematiksel değerlendirmeler de yapıldı. Değerlendirme için farklı kalınlıklarda ve farklı yoğunluk koşullarında yeni bir ahşap numune seti hazırlandı. Bu ampirik model performans incelemesinin farklı koşullar altında değerlendirilmesine olanak sağlayacaktır. Doğal ahşap malzemelerin dielektrik geçirgenliğinin tahmin edilmesinde ampirik model performans değerlendirme sonuçlarının %85'lik doğruluk oranına sahip olduğu değerlendirildi. Oluşturulan ampirik modellerin tahmin sonucuna, bu ampirik modellerin oluşturulmasında kullanılan önceden hazırlanmış ahşap numune setlerinden bu kadar farklı koşullar altında bile güvenilebilir. Bu çalışmanın amacı, seçilen doğal ahşapların farklı nem içeriği ve yoğunluk seviyelerindeki elektriksel özelliklerinin değişimlerini mikrodalga tahribatsız muayene teknikleri ile detaylı bir şekilde analiz etmek ve analiz sonuçlarına göre oluşturulan ampirik modeller yardımı ile elektriksel özelliklerin matematiksel olarak belirlenmesine olanak sağlamaktır.
Betonarme yapılarda korozyon tespiti için tahribatsız muayene sistem tasarımı
Yapı sektöründe, yapıların kalan yaşam ömürlerinin ve dayanıklılıklarının tespit edilmesi sadece deprem koşulları altında değil normal koşullar altında da önemli bir konudur. Ülkemiz çok sayıda aktif fay hattının üzerinde bulunmaktadır ve bu fay hatlarının üzerinde güncel deprem yönetmeliğinden çok önce, risk değerlendirmesi yapılmamış ve 2018 tarihli son deprem yönetmenliğine göre "güvensiz" olarak tahmin edilen yüzbinlerce yapı stoku bulunmaktadır. Bu kadar çok sayıda yapının hızlı ve ekonomik şekilde risk durumunun tespiti oldukça önemlidir. Bu açıdan bakıldığında, yapıların deprem performans analizinde özellikle de betonarme yapılardaki donatı sayısı ve korozyonunun tespitinde sıyırma gibi tahribatlı yöntem yerine tahribatsız yöntemlerin kullanılması zaman ve ekonomik bakımdan ciddi avantaj sağlayacaktır. İlgili çalışma alanıyla ilgili literatür incelendiğinde, bina donatılarında gerekli tespit ve kontrolün yapılabilmesi adına kullanımda olan tahribatlı ve tahribatsız yöntemlerin; yüksek maliyet, uzun süren zaman kayıpları, yüksek hata payı gibi sorunları olduğu anlaşılmaktadır. Bu nedenlerden dolayı kabul edilebilir hata payı ile çalışan, hızlı sonuç üreten ve daha ekonomik bir alternatif çözüme ihtiyaç vardır. Yapı denetimlerinde kullanılacak karar destek mekanizmalarının parçası olması planlanan tahribatsız muayene cihazı; kendi içinde olgun bir teknoloji olan ve korozyon ölçümünde özgünlük sunan frekans modüleli sürekli dalga (FMSD) yöntemi kullanımına dayanan bir yere nüfuz eden radar (YNR) sistemidir. Bu doğrultuda, prototip bir FMSD Radarı tasarlanarak, yazılım bileşenleri ile hayata geçirilmiştir. Benzetim ortamı üzerinde farklı senaryolarda benzetimler gerçekleştirilmiştir. Ardından, cihazın korozyon tespit kabiliyetini doğrulamak için hem korozyona uğramış hem de temiz durumdaki silindirik metal malzemeler kullanılarak ölçümler alınmıştır. İlgili çalışma prototip bir FMSD Radar sisteminin hayata geçirilmesini içerdiğinden cihaz ile alınan ölçümler ön çalışma niteliği taşıyan ilk ölçümlerdir. FMSD Radarından elde edilen veri setleri sayısal işaret işleme tekniklerinin kullanıldığı algoritmalar ile incelenmiştir. İncelemeler sonucunda, yüksek seviyede korozyona uğramış hedeften ve temiz durumdaki hedeften alınan ölçümlerde maksimum genlik noktaları arasında 0.24 V ve çalışma bölgesi olarak nitelendirilen bölgede ise 0.309 V değerinde gerilim kayıpları gözlemlenmiştir. Maksimum genlik noktaları arasında frekans kayması ise 117 MHz olarak hesaplanmıştır. Cevap işaretlerinin faz kayması açısından incelenmesi sonucunda +21 ile -31 derece arasında toplam 52 derecelik bir faz farkı olduğu görülmüştür. Gerçekleştirilen tarama ölçümleri ile tarama alanında bulunan demir malzemenin yerinin tespit edilebildiği, yüksek seviyede korozyona uğramış demir ve temiz durumdaki demir malzemenin ölçüm sonuçları arasında yoğunluk farkı olduğu tespit edilmiştir. Yapılan incelemeler, hedef nesnelerin cevap işaretlerinde korozyona bağlı olarak genlik bozulması, yoğunluk farkı, frekans kayması ve faz kaymasının varlığını ortaya koymuştur
Mikrodalga temelli klinik öncesi deneysel ortopedik görüntüleme sisteminin geliştirilmesi
Yakın alan mikrodalga görüntüleme (MG) gelişmekte olan bir tarama yöntemidir ve son yıllarda hem biyomedikal hem de endüstriyel görüntülemede umut verici bir konu haline gelmiştir. Bunun nedeni, geleneksel cihazların yüksek güçlü ve iyonize etkiye sahip işaretleri kullanması ve bu işaretlerin hedef üzerinde olumsuz yan etkilerinin olmasıdır. Ayrıca bu cihazlar devasa ölçüm ekipmanları ve izole odalara ihtiyaç duyarlar. MG ile elde edilen görüntüler konvansiyonel cihazlara göre yüksek çözünürlük ve kontrasta sahip olmasa da bu görüntüleme tekniği erken tanı için çok faydalı ve değerli temel görüntüler sağlamaktadır. Yakın alan MG, konvansiyonel cihazların aksine hedefi incelemek için iyonize ışıma yapmayan ve düşük güçlü elektromanyetik dalgalar kullanmaktadır. Bu nedenle biyomedikal amaçlı olarak kişi başı kullanımlarında herhangi bir sınır yoktur. Bunun yanında, mikrodalga cihaz ve donanımları; taşınabilir, kurulumu kolay ve mobilite özelliklerine sahiptir. Böylece, yakın alan MG sistemi iyonize ışıma yapmayan, düşük güçlü, düşük maliyetli ve pratik görüntüleme sistemlerinin kurulmasına olanak sağlar. Günümüzde yakın alan MG, endüstriyel ve tıbbi amaçlar için kullanılmaktadır. Son yıllarda, vücut bölümlerinin ve dokularının görüntülenmesi büyük ilgi çekmiş ve dünya çapında yapılan araştırmaların odak noktası haline gelmiştir. MG, meme tümörü lokalizasyonu, cilt hastalıkları, beyin felci, doku lezyon tespiti, dolaşım sistemi hastalıkları ve deri kanseri tespiti gibi konular başta olmak üzere araştırmacılar arasında büyük ilgi görmektedir. Biyomedikal MG'de teşhis, sağlıklı ve kötü huylu dokuların farklı elektriksel özelliklerinden faydalanılarak yapılmaktadır. Farklı elektriksel özellikler farklı elektriksel saçılma olaylarına sebebiyet vermektedir. Yani, hedef nesneden saçılan işaret nesneye ait elektriksel özellikleri taşımaktadır. Çeşitli ters saçılma algoritmaları kullanılarak hedefe özgü elektriksel özellikler belirlenebilmektedir. Görüntünün yeniden elde edilmesi ise bir ters saçılma probleminin çözümüdür ve araştırmacılar tarafından farklı ters saçılma algoritmaları kullanılmaktadır. MG ile elde edilen görüntülerin kalitesi benzer olmasına rağmen, literatürde yapılan çalışmalarda veri toplama adımı, ölçüm kumpanyası, kalibrasyon süreci ve görüntü yeniden oluşturma algoritmaları birbirlerinden farklılık göstermektedir. Literatürdeki çoğu çalışmada matematiksel hesaplamaları yoğun olan ters saçılma algoritmaları kullanılmıştır. Bu algoritmalar uygulaması zor, yinelemeli ve zaman alıcı adımlar içermektedir. Bu çalışmada kullanılan ters saçılma algoritması ise lineer analiz modelleri yerine dairesel analiz modellerini kullanmaktadır. Bu yöntem ham verilere doğru, güvenilir ve hızlı şekilde uygulanmaktadır. Farklı doku türlerinin kendilerine özgü elektriksel özellikleri olduğundan, birbirlerinden ayırt edilmeleri mümkündür. Elektriksel özellikleri kullanarak görüntüleme tekniği; ham veri elde etme, görüntü yeniden oluşturma (rekonstrüksiyon) ve görüntü işleme adımlarından oluşmaktadır. Bu çalışmada, öncelikle, yakın alan MG sisteminin test ve doğrulaması için silindirik şekilli metalik, dielektrik ve polivinil klorür (PVC) malzemeler görüntülenmiştir. Bu çalışmada esas görüntülenen biyolojik doku ise etinden sıyrılmış kemik dokusudur. Bu tez çalışmasının iki ana amacı bulunmaktadır. Birinci amaç düşük güçlü ve herhangi bir iyonize etkisi olmayan elektromanyetik işaretler kullanılarak mikrodalga görüntülerin elde edilmesidir. İkinci amaç ise, MG sistemi ile elde edilen kemik dokusunun görüntüsü üzerinden yönelim açısının otomatik olarak belirlenmesidir. Çünkü halihazırda ortopedik görüntülerdeki var olan kemik eğriliği operatör tarafından elle hesaplanmakta ve kişiden kişiye değişmektedir. Bu ölçümlerde hatalı hesaplamalar olasılık dahilindedir ve sonuç operatör bağımlıdır. Skolyoz, kırık sonrası kemik iyileşmesi ve implante edilen vücut platinlerinin izlenmesi gibi sürekli gözlem gerektiren durumların takip ve tedavi sürecinde ise hasta sürekli olarak geleneksel cihazlarda bulunan iyonize ışımaya maruz kalmaktadır. Bu sebeple sunulan görüntüleme sisteminin kaynama sonrası kemik iyileşmesinin ve implantların takibinde ve özellikle skolyoz hastalığının teşhis ve tedavisinde kullanılabileceği öngörülmektedir. Bu kapsamda, gömülü ve gömülü olmayan hayvan kemik dokusu yakın alan MG sistemi ile görüntülenmiştir. Önerilen görüntüleme tekniği ile hedefin tam konumu ve arka planı dışındaki orijinal şekli elde edilmiştir. Hedef kemik dokusunun konumu ve boyutu, gerçek ölçümlere göre x ve y eksenlerinde sırasıyla %1 ve %3 hata dahilinde belirlenmiştir. Son olarak ise C şeklinde eğimli kemik parçasının yönelim açısı görüntü üzerinde çalışan algoritma ile otomatik olarak hesaplanmıştır. Yönelim açısı gerçek ölçümlere göre yaklaşık %3.5 hata oranında belirlenmiştir. Önerilen görüntüleme tekniği ve yönelim açısı hesabı hızlı, doğru ve güvenilir sonuçlar vermekte olup kullanıcıya bağlı değildir. Yöntem, yinelemeli yaklaşım ve yoğun matematiksel hesaplamalar içermemektedir.
Matris dizilimli plazma anten dizisi tasarımı
Maddenin dördüncü hali olarak da tanımlanan plazma ile oluşturulmuş antenler, klasik metalik antenlerin yerine kullanılabilen, çoğunlukla çubuk anten formundaki plazma tüpleridir. Plazma tüpleri içerisinde plazma aktif durumda iken, iletken gibi davranmakta ancak plazma uyarımı durdurulup pasif hale getirildiğinde neredeyse transparan veya bir diğer deyişle radar görünmez olmaktadır. Bu özellik, plazma antenlerin özellikle son yıllarda kullanım sıklığını arttırmış ve radar gizlilik özelliği ihtiyacı olan alanlar için bir çözüm haline getirmiştir. Bu tez çalışması plazma çubuk anten ve bu çubuk antenlerden oluşan bir anten dizisi elde etmeyi amaçlamıştır. Plazma elemanı olarak, aydınlatma amaçlı üretilmiş plazma tüpleri olan floresan tüpleri kullanılmıştır. İlgili plazma elemanına RF güç uygulanabilmesi için bir bağdaştırıcı tasarımı yapılmış ve benzetimi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen plazma elemanı bir anten dizisinin elemanı olarak kullanılarak 4 elemandan oluşan çizgisel bir anten dizisi tasarımı yapılarak benzetim sonuçları elde edilmiştir. Anten dizisinin ışıma örüntüsünü kontrol edebilmek için, RF beslemesi bulunmayan yansıtıcı/saptırıcı plazma tüpleri, aktif dizi elemanlarının etrafında matris dizilimi ile yerleştirerek örüntü kontrolü elde edilmiştir. Yansıtıcı/saptırıcı plazma tüpleri pasif durumda iken, dizi ışıma örüntüsü neredeyse hiç etkilenmezken, bir yönde aktif hale getirilen plazma tüpler ile örüntü bastırma elde edilmiştir.
Yama giydirilmiş dalga kılavuzu (YGDK) teknolojisi ile X bandı bant geçiren filtre tasarımı
Düzlemsel bant geçiren filtreler temel olarak herhangi bir RF / Mikrodalga cihazının önemli bir parçası olarak kabul edilir. İletişim ve radar sistemlerine yönelik artan talepler, daha yekpare ve hafif yapılardan üstün performans sağlayan ve diğer devrelerle kolayca entegre edilebilen filtreler gerektirir. Bu tezde, metal dalga kılavuzları ile mikroşerit yapıların özelliklerini birlikte taşıyan Yama Giydirilmiş Dalga Kılavuzu (YGDK) adı verilen yeni bir düzlemsel teknoloji ele alınmaktadır. Bu tezde Yama Giydirilmiş Dalga Kılavuzu teknolojisini ve Çentikli Taban Yapılar (ÇTY) kullanarak iki adet üçüncü dereceden yekpare filtre tasarladık. Her iki tasarım da mikroşerit teknolojisiyle geniş bant adaptasyonu sağlamak için YGDK-Micro şerit konik geçişi kullanılmıştır. Çalışmada X-bandı uygulaması için tasarlanmış bir Geniş Bant bant geçiren filtre tasarlanmıştır. Filtre, YGDK ve YGDK'nın hem üst hem de alt düzlemine yüklenen iki tip Çentikli Taban Yapılar (ÇTY) tarafından oluşturulmuş olup 10 GHz'de kesirli bant genişliği (FBW = 40%) şeklidedir. Üretim kolaylıkları nedeni ile ayrıca C-bandı bölgesinde çalışan 6.175 GHz' merkez frekansında 500 MHz bant genişliğine sahip ilk huzme genişliği (FBW = 8.3%) olan bir filtredir. YGDK'nın üst düzleminde YGDK ve 3-ÇTY hücreleri aracılığı ile oluşturulmuştur.
Elektronik soğutucular için geniş bantlı yama tipisoğurucu kuşak tasarımı
Metamalzemeler, bilinen doğal malzemelerin aksine farklı elektromanyetik özellikler gösteren yapay malzemelerdir. Son yıllarda keşfedilen özelliklerinden önemli bir tanesi de gelen elektromanyetik dalgaya karşı mükemmel soğurma performansı göstermeleridir. Bu özellikleri sayesinde mikrodalga bandından optik banda kadar pek çok farklı uygulamada kullanılabilecekleri değerlendirilmektedir. Bu tez çalışmasında, elektronik soğutucular için geniş bantlı yama tipi metamalzeme tabanlı elektromanyetik soğurucu yapının mikrodalga frekanslarda tasarım, benzetim, optimizasyon, üretim ve ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Metamalzeme soğurucu yapının ve elektronik soğutucunun sayısal analizi ve tasarımında, CST Microwave Studio benzetim programı kullanılmıştır. Benzetim ortamında tasarlanan yapının soğurma etkisi incelendikten sonra, istenilen frekans aralığında elektronik soğutucuyla birlikte optimizasyonu gerçekleştirilerek, baskı devre teknolojisi ile soğurucunun üretimi yapılıp ardından seçilen elektronik soğutucu ile testleri tamamlanmıştır. Geniş bantlı metamalzeme tabanlı soğurucunun elektronik soğutucu ile birlikte oluşturulan tümleşik yapısı anten davranışı sergilemesi sebebiyle ortaya çıkardığı ışıma örüntüsü, benzetim ve deneysel ortamda elde edilen uzak alan ölçüm sonuçları kullanılarak elde edilmiştir. Tasarlanan soğurucunun katman sayısı değişimine ilişkin fiziki şartlarda göz önünde bulundurularak en iyi değeri saptanmıştır. Daha sonra soğurucu kuşağın elektronik soğutucu üzerinde konumunun elektromanyetik ışıma bastırma veya lens davranışı göstererek kazanca/yönlendirmeye neden olma derecesi belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında elektronik soğutucuların neden olduğu girişim etkilerini bastırmak veya yönlendirmek amacı ile soğutucuların etrafında kullanılmak üzere metamalzeme tabanlı bir soğurucu kuşak tasarlanmıştır. Tek kat olarak seçilen kuşak en iyi bastırmayı uzak alan theta=90°'de kuşak Konum-6'dayken %75,6 oranında ortalama 6,73 dB olarak soğutucunun taban seviyesindeyken yakalamıştır. Soğurucu kuşak soğutucu üzerinde Konum-2'de konumlandırıldığında ise uzak alan theta=90°'de %89,81 oranında ortalama 4,92 dB değerinde kazanç sağlayarak, ışımayı yönlendirerek kazancı artırmıştır.
Bitümlü sıcak karışım üstyapı tabaka kalınlıklarının zaman domeninde sonlu farklar yöntemi ile elektromanyetik benzetimi
Ülkemizde, karayollarının yapımı ve bakımı genel olarak şehirlerarası yollarda Karayolları Genel Müdürlüğü, şehir içi yollarda ise ilgili belediyeler tarafından yapılmaktadır. Asfalt yol yapım çalışmalarında belediye ve karayolları müdürlükleri tarafından görevlendirilen mühendisler kalite kontrol hizmetlerini karot alma yöntemi ile yapmaktadır. Bu durum tahribat verici bir yöntemdir. Teknolojinin ilerlemesi ile bu yöntemi kullanmak yerine yer görüntüleme radarları (YGR) kullanımı artmıştır. Ancak yer görüntüleme radarlarının tasarımdan önce benzetim performansının sonlu farklar yöntemi ile belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Sonlu farklar yöntemi sistem performansını belirlemekde kullanılabilecek en etkin elektromanyetik yöntemlerden biridir. Bu çalışmada, asfalt yolların, yer görüntüleme radarı (YGR) kullanılarak tabaka kalınlıklarının bulunmasına katkı sağlamak amacıyla 2 boyutlu ZDSF metodu ele alınmıştır. YGR de kullanılan antenlerin profil yönü paralel olduğu düşüncesi ile 2 boyutlu ZDSF, enine manyetik alan (TMz) moduna indirgenmiştir. TMz modunda 3 GHz de EM dalga alanı hesaplayan MATLAB algoritması ve arayüzü geliştirilmiştir. Geliştirilen algoritma TMz modundaki Maxwell denklemlerini iteratif olarak çözerek asfalt beton modeline ait katmanlar içerisinde elektromanyetik dalgaların yayılmasına ait bilgiler elde etmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen algoritma 2 tabakalı, 3 tabakalı ve 4 tabakalı asfalt beton modellerine uygulanmış ve katman kalınlıkları tespit edilmiştir. Ayrıca geliştirilen algoritmanın hesapladığı katman kalınlıkları ile radargram üzerinde gözlenen katman kalınlıkları karşılaştırılmış, algoritmanın doğruluğu ortaya konmuştur.
Canlı dokularda glikoz seviyesi ile optik polarizasyon bozulma ilişkisinin modellenmesi
Hastane ve ev kullanımına uygun minyatür ölçülerde, taşınabilir ve girişimsel olmayan(non-invaziv) bir şekilde kandaki şeker miktarını belirleyen glikoz seviyesi izleme cihazlarının geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar 1980'lerde başlamış ve günümüzde de konu ile ilgili çalışmalar devam etmektedir. Ancak şu ana dek yüksek doğrulukta ölçümler yapabilen ve güvenilir bir cihaz henüz raflarda yerini alamamış ve insanların kullanımına sunulamamıştır. Bu tez kapsamında bu eksikliğin giderilmesi amacıyla ilk adımın atılması hedeflenmiştir. Diyabetin başlangıç ve seyir evresindeki takibinin yapılabilmesi için tıbbi cihazların araştırılması ve geliştirilmesi konusu ile ilgili farklı teknik ve yöntemler ile şu anda çok sayıda çalışma yapılmakta olup araştırmalarda klasik optik yöntemler kullanan yaklaşımların öne çıktığı görülmektedir. Polarize ışığın, polarimetrinin, biyolojik örneklerin incelenmesinde, tıbbi tanı ve teşhislerin konulmasında, algılama ve ölçüm sistemlerinde hassasiyeti arttırdığı bilinen bir gerçek olup günümüzde çeşitli uygulamalarda (mikroskop, MR vb.) sıklıkla kullanıldığı bilinmektedir. Polarimetri terimi, optikçe aktif maddelerin polarize olmuş ışığı döndürme gücüne verilen isimdir. Dönme miktarı ve yönü(optik dönme gücü) nitel ve nicel analiz için önemli bir özelliktir ve maddelerin kimyasal, fiziksel yapısı ve yoğunlukları hakkında önemli bilgiler içermektedir. Bu çalışmada herhangi bir insan deneyi yapılmamış olup litertürdeki çeşitli kaynaklardan elde edilmiş biyolojik dokulara ait optiksel parametreler kullanılarak bu dokuları en iyi şekilde temsil edebilen modeller oluşturulmuştur. Modeller oluşturulurken hücrelerin ana yapısını oluşturan başlıca moleküller üzerinde durulmuş ancak optiksel özellikleri çok az etkileyen hücresel moleküller dikkate alınmamıştır. Modeller optiksel özelliği en çok etkileyen üst ve alt deri, kanın moleküler bileşeni olan hemoglobinin yoğunluğu, hemoglobinin oksijence doymuşluk oranı ve kan plazması miktarı baz alınarak oluşturulmuştur. Bu nedenle çalışmada kullanılan kan modelinde kanın akış hızı, diğer kan proteinleri, alyuvarların şekli, oryantasyonu, sıcaklık ve yoğunluk olarak az olan diğer kan moleküllerinin modele etkisi ihmal edilmiştir. Böylelikle dokulara ait en basit optiksel modeller elde edilebilmiştir. Biyolojik dokulara ait soğurma, iletim, saçılma ve kırılma indisi değerleri belirlenerek modeller oluşturulduktan sonra glikoz seviyesinin ölçülmesi için uygun dalga boyu aralığı belirlenmiş ve sonra optiksel özelliği belirleyen dört tane parametrenin belirlenen dalga boyu aralığındaki davranışı incelenmiştir. Böylelikle glikoz ölçümü için uygun dalga boyu penceresi belirlenmiş ve test edilmiştir. Daha sonra bu modelleri ve optiksel tasarım programında mevcut olan çeşitli analiz fonksiyonlarını kullanarak belirlenen dalga boyunda glikoz oranına bağlı olarak de-polarizasyon bilgisi ölçülmüştür. En son olarak da glikoz oranı-polarizasyon bilgisi değişkenlerini kullanarak matematiksel bir ifade elde edilmiştir. Böylece matematiksel denklem sayesinde polarizasyon bilgisine bağlı olarak glikoz oranı tahmin edilebilir hale gelmiştir. Tüm bunlara ek olarak bu tez, şu anda kullanıcılar tarafından çok geniş bir kullanım imkanı bulamayan optiksel tasarım programı ile tasarım, modelleme yapılması optikçe aktif maddelere ait optiksel katsayıların tanımlanması, katalogların kullanılması, tanımlanması ve çeşitli analizlerin yapılmasında giriş ve orta seviyede kalmak üzere yararlı ve kullanışlı bilgiler içermektedir. Klasik optik ve polarimetrik yöntemler kullanarak kan şekeri seviyesinde görülen anormal değişimler ile bu değişim yönünü (hiperglisemi veya hipoglisemi), şu aşamada, bir benzetim programı yardımı ile teorik olarak belirlemek bu çalışmanın temel amacıdır. Bu doğrultuda kullanılacak ışıkta beklenen polarizasyon bozulmasını belirleyecek temel parametreler olan insan derisi ve kanı (içeriği de dikkate alınarak) literatürden elde edilen bilgiler esas alınarak modellenmiş ve benzetim programına aktarılmıştır. Benzetim programı aracılığı ile polarizasyon bilgisindeki bozulmanın kan şekeri oranına ilişkin değişim bilgisini ifade eden ampirik matematiksel bir eşitlik önerilmiştir. Önerilen eşitlik kandaki glikoz seviyesini de-polarizasyon bilgisine bağlı olarak ortalama hata oranı % 0.1 olmak üzere tahmin edebilmekte ve kan şekeri seviyesinin normal/sağlıklı kabul edildiği [80-110] mg/dl aralığında neredeyse doğrusal bir ilişkiye sahiptir. Üretilen matematiksel modelin belirlenen dalga boyu aralığında diyabet hastaları için özellikle hipoglisemiye girme eğilimini öngörme firsatı sunması bakımından önemlidir.
Endüstriyel doğal taşlara ait S-bandı dielektrik katsayısı veri tabanının oluşturulması
Doğal taşların ve yapı malzemelerinin kompleks dielektrik geçirgenliğinin bilinmesi pek çok uygulama için büyük önem taşımaktadır. Jeolojik araştırmalar, uzaktan algılama ve yapı uygulamaları bunlara verilebilecek güzel örneklerdir.Bu tez çalışmasında 14 adeti mermer türü, 9 adeti granit türü, 2 adeti tuğla türü ve 1 adeti kayrak türü olmak üzere toplam 26 farklı doğal taş ve yapı malzemesinin elektriksel özelliklerinin S Bandındaki değerleri belirlenmiştir. Ölçümler laboratuvar koşullarında vektör network analizör ile dalga kılavuzundan oluşan ölçme düzeneği ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ele alınan mermerler için dielektrik sabiti ve kayıp tanjant değerleri sırası ile 5.32 ve 0.25 olarak hesaplanmıştır. Granitler için dielektrik sabiti ve kayıp tanjant değerleri sırası ile 4.49 ve 0.43 olarak hesaplanmıştır. Benzer şekilde tuğla grubu için dielektrik sabiti ve kayıp tanjant değerleri sırası ile 3.59 ve 0.665 olarak bulunmuştur. 1 adet kayrak türünün dielektrik sabiti ve kayıp tanjant değerleri sırası ile 6.29 ve 0.55 olarak hesaplanmıştır. İlgili gruplardaki standart sapma değerleri sırası ile mermer türü için 0.81 ve 0.06, granit türü için 1.38 ve 0.10, tuğla türü için 0.39 ve 0.01 olarak hesaplanmıştır. Malzemelerin kayıp tanjant değerleri S-Bandı frekansları cinsinden bir fonksiyona bağlanmıştır. Ortalama karekök hata mermer türü için 0.0249, granit türü için 0.0318 ve tuğla türü için 0.0805 olarak hesaplanmıştır.
Ormanlık alanda akustik hedef tespiti
Akustik işaretler uzun yıllar boyunca denizaltı haberleşme sistemlerinde ve bazı biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılagelmiştir. Radyo frekans (RF) temelli sistemlerde olduğu gibi, akustik işaretler kullanılarak konum belirleme çalışmaları yıllar itibari ile önem kazanmaya başlamıştır. Ancak akustik konum belirleme çalışmaları zaman içinde akustik işaret kaynaklarının konumunun belirlenmesine doğru evrilmiş ve daha büyük önem taşır hale gelmiştir. Bu noktada akustik işaretler ile o işaretlere ait yankılar, taktik sahanın 2 boyutlu engel haritalarının elde edilmesine fırsat verir. Akustik kaynağın yönü ve derinliği yanı sıra iki boyutlu taktik saha engel haritalarının elde edilmesi askeri çatışma alanlarında büyük önem taşımaktadır. Bu arada elde edilen yöntemler mimaride ve müzik endüstrisinde de büyük değere sahiptir. Yukarıda sayılan sonuçlara ulaşmak için akustik işaret kaynakları ile içinde bulunduğu ortamın etkileşiminin incelenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında ağaç ve orman benzeri yapıların akustik işaretler ile olan etkileşimi ile bu etkileşimin yön bulma başarısına olan etkisi ele alınmıştır. Bu doğrultuda oluşturulan ölçme düzeneği, verileri toplamak üzere tasarlanmış 2 boyutlu,4 adet mikrofon dizisinden oluşmaktadır. Toplanan verileri değerlendirmek ve anlamlandırmak üzere farksal varış zamanından açı dönüşümü ve faz korelasyonu yaklaşımlarını kullanan C++ tabanlı yazılımlar gerçekleştirilmiştir. Sisteminin doğruluğunu garanti etmek üzere test ölçümleri tam yansımasız oda kullanılarak Akdeniz Üniversitesi EMUMAM laboratuvarlarında yapılmıştır. Ardından ormanlık alanda yapılan saha testlerinde akustik işaretin yönü ±3 derece başarı ile tespit edilmiştir.
Optik gözlemevleri için balıkgözü kamera ile bulutluluk haritasının çıkarılması
Gökyüzündeki bulutluluğun tespit edilmesi, tarımsal faaliyetlerde, yenilenebilir enerji kaynaklarında, endüstriyel kuruluşlarda, astronomik gözlem yapılmakta olan gözlemevlerinde ve gözlemevi kurulacak bölge tespit çalışmalarında önem arz etmektedir. Tez kapsamında gözlemevleri için bulut haritasının çıkarılması üzerine çalışma yapılmıştır. Bu güne kadar bulutluluğun tespiti için birçok yöntemden yararlanılmıştır. Günümüzde ise teknoloji ile birlikte kamera sistemlerinin gelişmesiyle, bulutluluk analiz çalışmalarında gökyüzü kamerası kullanılmaya başlanmıştır. TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi (TUG) Bakırlıtepe yerleşkesinde kurulu balıkgözü mercekli kamera sisteminden alınan görüntüleri kullanarak bulutluluk analizi yapan bir uygulama üzerinde çalışılmıştır. Alınan görüntüler üzerinde K-means Kümeleme Metodu, Otsu Metodu ve RGB Renk Uzay Metodu uygulanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Renk uzay parametrelerinden yararlanılarak başarı oranına bağlı olarak algoritma belirlenmiş, gece ve gündüz olarak iki ayrı zaman diliminde hibrit bir çalışma oluşturulmuştur. Parçalı bulutlu durumlar da ve aydınlık gecelerde K-means Kümeleme Metodu, çok bulutlu durumlarda RGB Renk Uzay Metodu, karanlık gecelerde Otsu Metodu başarılı sayılmış ve kullanılmıştır. Uygulama sonuçları, Matlab GUİDE ile oluşturulmuş ara yüz aracılığıyla görsel, grafiksel olarak izlenebilmekte ve kaydedilmektedir. Çalışmanın devamında başta gözlemevleri için otomatik bir takip sisteminin yıldız izleri ile birlikte ilişkilendirerek kurulması ve kullanılması, optik gözlemevlerinde kullanılan robotik teleskoplar tarafından üretilerek gözleme veri yükünün azaltılması hedeflenmektedir. Böylelikle robotik teleskop kullanan gözlemevlerinin hem işletme maliyetini azaltmak hem de bilimsel çıktı üretme hızını artırmayı hedefliyoruz.