شناسایی و تعیین عیوب موجود در لوله از جمله خوردگی اهمیت بسیار زیادی در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی برخوردار است و به خاطر محدودیت دسترسی به سیستم های لوله کشی نظیر خطوط لوله زیرزمینی ، لوله های پوشش دار ، لوله های دور از دسترس ، لوله های زیر آب و لوله های در تقاطع با جاده ها ، بازرسی آنها با استفاده از روشهای مرسوم آزمون های غیرمخرب مشکلات زیادی را به همراه دارد. به همین دلیل امروزه استفاده از روشهای نوین بازرسی همچون تکنیک امواج هدایت شده (guided waves technique) پیشرفت چشمگیری را داشته است. در این پژوهش ضمن بررسی و شناخت حالت های موج هدایت شده ، با تولید منحنی های پراکنش با استفاده از نرم افزار مطلب و انتخاب بهینه حالت (حالت t(0,1)) ، شناسایی خوردگی و عیوب موجود در خطوط لوله نفت 12 و 14 اینچی واحد صنعتی فروزان و خطوط لوله نفت 8 اینچی و دور از دسترس واحد صنعتی ابوذر جزیره خارک مورد شناسایی و بررسی قرار گرفت همچنین مقایسه کلی این تکنیک با داده های عملی تکنیک آرایه فازی (phades array) انجام گرفت. پس از انجام آزمون و آنالیز نتایج هیچ نشانه قابل توجهی مبنی بر وجود خوردگی و خسارت در خطوط لوله 12 و 14 اینچی واحد صنعتی فروزان یافت نشد که همین مساله نشان از سالم بودن خط بود و در مورد خطوط لوله 8 اینچی دور از دسترس واحد صنعتی ابوذر با توجه به نشانه های بدست آمده از خوردگی و خسارت در رنج مناطق تعریف شده بین تکیه گاه ها ، پیشنهاداتی مبنی بر اندازه گیری های ضخامت فراصوت مناطق کاهش ضخامت با استفاده از ut معمولی ارائه شد تا نشانه های مقطع خطوط را تایید نماید و با این جایگزینی اطمینانی از ادامه عملیات کسب شود. همچنین لازم به ذکر است در تمامی تست ها حالت t(0,1) به عنوان مناسب ترین و بهینه ترین حالت انتخاب شده بود زیرا این حالت بدون محدودیت و در رنج فرکانسی وسیعی (در آزمون از khz27 تا khz37 ) و بدون تضعیف حداقل تا m30 از طول خط انتشار می یابد.

آلیاژهای حافظه دار به دلیل خواص مولکولی، از ویژگی های بسیار جالبی همچون نسبت بزرگ نیرو به وزن، سازگار بودن با بافت های زنده، وزن کم و عملکرد بی صدا در قیاس با محرک های کلاسیک مانند موتورهای dc برخوردارند. اما آلیاژهای حافظه دار وقتی به عنوان محرک مورد استفاده قرار می گیرند، ویژگی های نامطلوبی دارند که باید در نظر گرفته شود. هیستریزیس و دینامیک پیچیده ی غیرخطی در روابط دما، تنش و کرنش کاربرد آن ها را به عنوان محرک مشکل ساخته است. در این پایان نامه هدف کنترل موقعیت سیم های از جنس آلیاژ حافظه دار است که بدین منظور ابتدا شبیه سازی مدل حلقه باز و سپس بررسی سیستم آزمایش انجام خواهد شد تا با مقایسه ی نتایج آن ها، صحت مدل انتخاب شده تضمین شود. در این طرح با توجه به رفتار غیر خطی آلیاژهای حافظه دار، ابتدا دو روش کنترل وفقی بر اساس ایده ی خطی سازی با فیدبک بر مبنای تخمین برخی پارامترها مطرح می شود که هدف، کنترل موقعیت دو سیم از جنس آلیاژ حافظه دار است که در یک ساختار تفاضلی قرار گرفته اند. کنترلر اول، بر اساس اندازه گیری نیرو و موقعیت شامل دو حلقه ی داخلی برای کنترل نیرو و یک حلقه ی بیرونی برای کنترل موقعیت است، به بیان دیگر خروجی کنترلر موقعیت، نیروی مرجع برای کنترل کننده ی نیرو را تولید می کند؛ در حالیکه در روش کنترلی دوم، با بهره گیری از ایده ای مشابه، موقعیت به طور مستقیم و بدون نیاز به اندازه گیری نیرو کنترل خواهد شد. با استفاده از یک تابع مناسب لیاپانف، قوانین وفقی برای تخمین پارامترها محاسبه شده و پایداری سیستم اثبات می شود. در روش کنترل سوم، ایده ی کنترل سطح لغزش به عنوان کاری دیگر برای مقایسه با کنترل کننده های وفقی به کار خواهد رفت. نتایج شبیه سازی برای هر سه کنترلر نشان می دهد که به لحاظ کوچک بودن خطای تعقیب، عملکرد مناسبی دارند.

در این تحقیق شبیه سازی و بهینه سازی سه سیستم بر پایه لایه های نازک پیزوالکتریک انجام شده است. برای انجام شبیه سازی از نرم افزار اجزای محدود ansys استفاده گردیده و رفتار این سیستم ها ارزیابی و بهینه سازی شد. در ابتدا یک سنسور فشار جهت بهینه سازی عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق به ارزیابی عملکرد سنسورهای فشار بر پایه لایه نازک پیزوالکتریک با شرایط مرزی معلق پرداخته شده و عملکرد آنها با تعیین نسبت ضخامت مناسب لایه های پیزوالکتریک و زیر لایه و شکل هندسی ساختار به میزان قابل توجهی بهبود داده شده است. در مسئله دوم کانتیلورهای جمع کننده انرژی مورد ارزیابی و بهینه سازی قرار گرفت. هدف از این بخش از تحقیق افزایش میزان توان خروجی این کانتیلورهای جمع کننده انرژی از ارتعاشات محیطی جهت تولید انرژی می باشد. در راستای همین موضوع، تلاش شد که کلیه طراحی های موجود برای کانتیلور های پیزوالکتریک جمع کننده ی انرژی به صورت یکجا و جامع مقایسه شوند، سپس ساختار های جدیدی طراحی شوند که بیشترین میزان بازدهی را برای جمع آوری انرژی در میان ساختار های موجود داشته باشند. در مسئله سوم عملکرد میکروکانتیلورهای مورد استفاده در میکروسکوپ نیروی اتمی ارزیابی، توسعه و بهبود داده شد. در این بخش از تحقیق یک میکروکانتیلور پیزوالکتریک با ساختاری خاص، جهت کار در میکروسکوپ های نیروی اتمی پیشرفته به عنوان بیو سنسور جهت کار در مد استاتیک، طراحی و بهینه سازی گردید.

امروزه با کمک فناوری ساخت لایه های نازک، به صورت گسترده از سرامیک های پیزوالکتریک در ساخت سیستم های میکروالکترومکانیک (mems) استفاده می شود. در پروژه حاضر سرامیک پیزوالکتریک تیتانات زیرکونات سرب (pzt) با فرمول pb(zrx, ti1-x)o3 به صورت لایه با ضخامت یک میکرون بر روی زمینه سیلیکون پوشش دهی شده با تیتانیوم و پلاتین (si/ti/pt) و به روش کندوپاش مغناطیسی rf راسب می شود. از لایه نازک پلاتین به عنوان الکترود بر روی زمینه سیلیکون استفاده می شود. کاربرد لایه نازک تیتانیوم به عنوان عامل چسبنده بین لایه پلاتین و زیرلایه سیلیکون می باشد. انجام دو مرحله عملیات حرارتی آنیل بر روی مجموعه چند لایه ای سیلیکون برای رشد لایه پلاتین در جهت (111) و ایجاد ساختار کریستالی پروفسکیت در لایه pzt ضروری است. اما در عین حال انجام عملیات آنیل، منجر به کریستالیزاسیون مجدد پلاتین و نیز ایجاد حفرات ریز بر روی این لایه می شود که متعاقب آن تخریب در لایه های نازک پلاتین و pzt و کاهش خواص الکتریکی pzt را در پی خواهد داشت. در این تحقیق اثر عوامل مختلف دما و زمان دو مرحله آنیل و نیز اثر ضخامت الکترود ti/pt بر ساختار و خواص pzt مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که انجام عملیات های پیش آنیل و آنیل نهایی به ترتیب در دمای 650 درجه سانتی گراد و زمان 30 دقیقه و دمای 700 درجه سانتی گراد و زمان 15 دقیقه بر روی نمونه های با ضخامت های لایه تیتانیوم 5-10 nm و لایه پلاتین 150 nm بهترین نتایج را در حصول ساختار کریستالی و سطح مطلوب لایه pzt بدست می دهد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

تایتانات زیرکونات سرب، pb(zr1-xtix)o3 (pzt)، با ترکیب شیمیایی واقع در mpb، بدلیل داشتن خواص پیزوالکتریک و دی الکتریک عالی دارای کاربردهای فراوانی در صنعت می باشد. در تحقیق حاضر، پودر های نانو کریستال pzt(52/48) توسط روش سل-ژل سنتز شدند. پودرهای سنتز شده آموروف، در دماهای 600 تاc °700 و در زمان های 1تا4 ساعت کریستاله شدند. خلوص و طبیعت نانوکریستال این پودرها توسط تفرق سنج اشعه ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شناسایی نوع مولکول های موجود در پودرهای آموروف و کریستاله آنالیز طیف سنجی مادون قرمز (ftir) بر روی آن ها انجام شد. مشاهدات میکروساختاری نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام شد. همچنین رفتار حرارتی پودرهای سنتز شده توسط آنالیز حرارتی (tga/dta) بررسی شد. در نهایت به منظور بررسی رفتار سینترینگ پودرها، پودرهای کریستال شده به شکل دیسک پرس شده و در دماهای مختلفی از 900 تا c°1150 به مدت زمان 2 تا 6 ساعت، در اتمسفری غنی از سرب سینتر شدند. نتایج حاصل از تکنیک های اسپکتروسکپی (ftir/xrd/tga/dta) نشان داد که پودرهای آمورف سنتز شده در دمایc °600 به طور کامل کریستاله می گردند. شرایط بهینه چگالش با توجه به نتایج حاصل از اندازه گیری دانسیته نمونه ها، و مشاهده سطح شکست نمونه ها با استفاده از sem در دمایc ° 1100و به مدت 6 ساعت بدست آمد. همچنین سرامیک های pzt به روش متداول واکنش حالت جامد تهیه، و رفتار سینترینگ و خواص الکتریکی آنها با سرامیک های تهیه شده از روش سل- ژل مقایسه گردید. اگر چه دمای سینترینگ نمونه های تهیه شده به روش سل-ژل پایین تر می باشد، اما نمونه های pzt تهیه شده به روش متداول حالت جامد دارای خواص الکتریکی بهتری می باشند.

در سال های اخیر ایجاد و بکارگیری لایه نازک تیتانات زیر کونات سرب برروی زیرلایه های مختلف به خاطر پتانسیل بالای کاربرد آن در سیستم های میکروالکترومکانیکی(mems) موضوع بسیار قابل توجهی بوده است. در این پژوهش لایه های کامپوزیتی سرامیک/سرامیک 0-3 تیتانات زیرکونات سرب pb(zr0.52ti0.48)o3 با استفاده از روش سل ژل هیبریدی بر روی زیر لایه های مختلف ایجاد شد. اثر اندازه پودرهای اضافه شده و نسبت های وزنی مختلف پودر به سل بر میکروساختار و خواص الکتریکی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی فازی و همچنین جهات کریستالی رشد لایه ها به کمک آزمون پراش اشعه x انجام گرفت.در این راستا اثر میدان الکتریکی بر جهات رشد ترجیحی مثبت ارزیابی شد. به کمک تکنیک پرس مکانیکی بر روی لایه ها بعد از مرحله پایرولیز و قبل از کریستالیزاسیون میزان تخلخل در لایه ها کاهش داده شد .پودر هایpzt می توانند سبب تشکیل یک شبکه به هم پیوسته قوی در فیلم ،کاهش انقباض و در نتیجه حصول لایه های بدون ترک شوند.تصاویر sem تشکیل لایه های یکنواخت، بدون ترک و کامپوزیتی pzt را نشان می دهد. مقدار پلاریزاسیون باقیماندهµc/cm2 26 و ثابت دی الکتریک 868 به دست آمد که در مقایسه با سرامیک های بالک pzt قابل توجه می باشد. این بهبود خواص را می توان به حضور ذرات زیرمیکرونی و نانوکریستال pzt در شبکه سل ژل نسبت داد.

در این پژوهش، فرآیند سنتز پودر و زینتر سرامیک نایوبات پتاسیم- سدیم [ (k,na)nbo3 ] knn به عنوان مهم ترین خانواده از ترکیبات کاندید جهت جای گزینی pzt مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی های اسپکتروسکوپی xrd ،dta/tga و ftir از پودرهای سنتز شده نشان می دهد با کلسیناسیون ثانویه ی پودرها در دمای °c1050 امکان دستیابی به پودر تک فاز، همگن و پایدار knn فراهم می گردد. به منظور بهبود فرآیند کلسیناسیون، فرآیندهای کلسیناسیون بهبودیافته و تک مرحله ای پیشنهاد گردید. نتایج نشان می دهد مدل پیشنهادی برای کلسیناسیون تک مرحله ای در سنتز پودر تک فاز و همگن knn بسیار موفق بوده است. سرامیک پیزوالکتریک عاری از سرب نایوبات پتاسیم- سدیم با استفاده از روش واکنش حالت جامد ساخته شد و خواص فیزیکی و الکتریکی آن اندازه گیری گردید. دانسیته ی نمونه ها بین 5/94 – 6/93 % دانسیته ی تئوری اندازه گیری گردید. نتایج نشان می دهد ثابت دی الکتریک نسبی و ضریب بار پیزوالکتریک سرامیک knn زینترشده در دمای بهینه ی زینتر (°c1120)، که پودر آن از طریق فرآیند کلسیناسیون بهبودیافته سنتز شده است، بالاترین مقدار را در بین مدل های مختلف کلسیناسیون داشته و به ترتیب برابر 520 و pc/n117 می باشد. کم ترین میزان فاکتور تلفات نیز در نمونه ی سنتزشده از فرآیند کلسیناسیون تک مرحله ای با 1/3 % اندازه گیری گردید. ﺗﺄثیر دوپ کردن برخی اکسیدها نظیر wo3 و moo3 بر تشکیل فاز، ریزساختار و خواص الکتریکی سرامیک knn نیز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد علی رغم این که با افزودن این اکسیدها در درصدهای مولی مختلف از 25/0 تا 5 % ، همواره فاز پروسکایت knn به عنوان تنها فاز تشکیل شده در نمونه های سرامیکی بوده است اما هیچ کدام از این دوپنت ها ﺗﺄثیر قابل ملاحظه ای در بهبود دانسیته ی نمونه ها نداشته است. خواص الکتریکی این نمونه ها نیز نسبت به نمونه های بدون افزودنی بهتر نشده است. در واقع با افزایش درصد مولی دوپنت ها و جلوگیری از رشد دانه ها، حرکت دیواره های سامان فروالکتریکی در این ترکیبات دشوار شده و این امر منجربه تضعیف خواص پیزوالکتریسیته در آن ها گشته است.

در این پایان نامه مراحل طراحی، شبیه سازی، ساخت و تست سنسور فشار مبتنی بر لایه نازک pzt، نشان داده شده است. در ابتدا دیافراگمی بصورت چند لایه متشکل از لایه های pt / ti / pzt / pt / ti / sio2 توسط نرم افزار اجزای محدود ansys fe® طراحی و شبیه سازی شده است. سپس مشخصات دینامیکی دیافراگم چند لایه مورد بررسی قرار گرفته و برای عملکرد مطلوب تر سنسور، بهینه شده است. با توجه به این پارامترها، دیافراگم سنسور توسط روش های ریزماشینکاری mems ساخته و بسته بندی شده است. تست سنسور در شرایط آزمایشگاهی اتاق تمیز کلاس 1000، حساسیت ?v.?mbar?^(-1)877/24 و همچنین حساسیت نرمالیزه شده برابر با ppm.?mbar?^(-1)103?948/2 را در بازه mbar 700-0 نشان می دهد.