Piezoelektrik tabanlı akustik frekans çözümleyici
Determination of human foot acoustic signal by using piezoelectric sensor
Yazar: BİLGE ÇİĞDEM ÇİFTÇİ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KURT ; DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE KAYA
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Piezoelektrik etki ilk defa 1880'de Laureates ve ark. tarafından keşfedilmiştir. Piezoelektrik etkisi, mekanik gerilmelere maruz bırakılan özel malzemelerde kutuplanmadaki değişikliği ifade eder. Polarizasyondaki bu strese bağlı değişim, materyal boyunca ölçülebilir bir elektriksel potansiyel fark olarak kendini gösterir. Akustik
dönüştürücülerde, ses dalgaları üretmek için piezoelektrik malzemeler kullanılır. Harmonik olarak değişken bir elektrik alanına maruz kaldığında, titreşen bir piezoelektrik malzeme, çevresindeki ortamda, ses dalgası üretilmesine neden olan bir sıkışma yaratır. Aynı şekilde piezoelektrik malzeme akustik enerji kaynaklı basınca maruz kaldığında akustik sinyal karateristiğine sahip elektrik sinyali üretir. Yürüyen insanlar, ayak ile destekleyici yüzey arasındaki etkileşimler nedeniyle birkaç Hertz'den ultrasonik frekanslara kadar geniş bant
frekans aralığında titreşimler ve ses üretir. Farklı genliğe sahip akustik dalgalar piezo malzeme üzerinde farklı basınç değerleri sergileyeceğinden, piezoelektrik üzerindeki potansiyelin ölçülmesiyle akustik dalganın genliği belirlenebilecektir. Etkiyi tanılamakta sadece genliğin belirlenmesi yetersiz kalacaktır. Bu yüzden piezoelektrik şerit sensör üzerinden zaman ekseninde ölçülen sinyalin, FFT yöntemi ile frekans uzayına dönüşümü yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar bu yöntem kullanılarak, insan ayak sesinin önerilen sensör ile tanılanabileceğini göstermiştir.

Abstract:
The piezoelectric effect was first discovered in 1880 by Laureates et al. Piezoelectric effect refers to the change in polarity in special materials subjected to mechanical stresses. This stress-dependent change in polarization manifests itself as a measurable electrical potential difference across the material. Piezoelectric materials are used in acoustic transducers to generate sound waves. When subjected to a harmonically variable electric field, a vibrating piezoelectric material creates a compression in the surrounding environment causing a sound wave to be generated. Likewise, when the piezoelectric material is exposed to pressure due to acoustic energy, it generates an electrical signal with an acoustic signal characteristic. Walking people generate vibrations and sound in a wide
band frequency range from a few Hertz to ultrasonic frequencies due to interactions between the foot and the supporting surface. Since acoustic waves with different amplitudes will exhibit different pressure values on the piezo material, the amplitude of the acoustic wave can be determined by measuring the potential on the piezoelectric. Determining the amplitude alone will be insufficient to diagnose the effect. For this reason,
the signal measured in the time axis on the piezoelectric tape sensor is transformed into the frequency space by the FFT method. The results obtained showed that using this method, human footsteps can be identified with the recommended sensor.