Kompozit Yapılarda Çatlakların Görüntülenmesi

Abstract

Bu Tez Çalışmasında yeni gelişen kompozit teknolojilerinde kullanılmak üzere, bu materyallerin iç yapılarında kılcal çatlakları tespit etmeye yönelik bir algoritmanın geliştirilmesi amaçlanmıştır. İlk olarak bu yapı basitlik açısından sonsuz uzun bir duvar seçilmiş (beton bir kompozittir.) ve bu ince yapının içinde çeşitli şekiller aranmıştır. Ortamın hasarsız profili Green fonksiyonları ile çıkarılmış ve bu fonksiyonların simetrik olduğu görülmüştür. Green fonksiyonlarının integralleri Momentler Metodu algoritması ile hesaplanmış, ortam küçük parçalara ayrılarak her bir parçanın üzerindeki alan değişim sabit kabul edilerek tüm 2 boyutlu uzayın profili çıkarılmıştır. Elde edilen integral sonucu bize Green fonksiyonunu, yani tüm uzyın saçılma matrislerini verir. Bu veri düz saçınım probleminin sonucu olur. Bu veriyi elde ettikten sonra sonuçlar doğrulama ve bir görüntü elde etme amacı ile ters problem çözümüne de ihtiyaç doğmuştur. Faktörizasyon metodu, oldukça yeni bir metod olup Lineer Örnekleme metodunun özel bir durumudur. eldeki saçılan alan verisini kullanarak bir gösterge fonksiyonu yaratılır. Bu fonksiyon tüm uzayda belirli değerler alır. gömülü cismin sınırlarında ise teorik olarak sonsuza giderek algoritmayı sonsuz değerlere sürükler. Fakat sonsuz büyük alanda ölçüm yapılamayacağından, pratikte cismin sınırları oldukça yüksek değerler alır ve sonuçlar elde edilir. Önerilen problem simulasyonlarda oldukça başarılı olmuştur. 100 adet anten 12.5 cm uzaklıkta 5cm aralıkla dizilerek ölçüm yaptığında 0.5cm x 10cm ebatlarındaki boşluk rahatlıkla bulunmuştur. Tezde gerçeğe daha benzer yatık S şeklinde bir diğer örnek de mevcuttur. Fakat, benzer bir düzenek gerçeklenmiş, ölçüm sayısının simülasyondaki elde edilen ölçümden çok daha az olması nedeni ile istenen çözünürlüğe ulaşılamamıştır. Bu konuda algoritma ve gerçekleme çalışmaları devam etmektedir. Yakın zamanda bu sorunlar çözülerek çeşiti yayınlar yapılacaktır.

In this thesis study, a method that finds the boundaries of a buried object within a medium is used to find cracks within a composite structure. Since composite structures are used often in lots of modern life applications, finding defects on or in them are also important. The electromagnetic theory consists of two types of scattering problems: Direct and Inverse problems. If all the features of the object which is wanted to be found (the scatterer) are known, this problem is called a direct scattering problem. These problems tend to have unique solutions and are called as "well-posed" problems. The second type, on the other hand, are a bit harder to solve. Inverse scattering is the situation in which the only thing known is the incident wave and the measurement done around the scatterer. Generally these problems create non-invertible matrices and are called "ill-posed". The shape and location of the scatterer must be found via using different approaches. These scattering problems play an important role in the electromagnetic and remote sensing studies. Detection of plastic landmines, imaging of underground tunnels, through wall imaging and geophysics are some examples of the application areas. A daily life problem, cracks in a layer of wall (which is a composite) is proposed. To simulate the problem, a wall is created and the direct scattering problem is solved via Green's functions and Method of Moments (MoM). After the solution of the direct problem, a rather new method for inverse problems is proposed. The Factorization Method uses indicator functions and forces these functions to have infinite value on buried object's boundaries and determines its shape. At 2GHz, a wall is modeled and variable scenarios are presented. Conclusions and remarks are added. A further study, preferably a real life scenario, should be done and presented to understand the value of this method on real problems.