Extrakce parametrů obvodového modelu impedanční charakteristiky a její emulace
Loading...
Date
Authors
Semenov, Dmitrii
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
V této bakalářské práci byly představeny dva optimalizační algoritmy v MATLABu: první je pro extrahování nul/pólů, jejích počtu a frekvence celočíselných kořenu přenosových funkcí s komplexním kmitočtem "s". Tento algoritmus byl ověřen na aktivních a pasivních filtrech typů Pásmová Propust (PP), Pásmová Zadrž (PZ) a bilineárních sekcích. Druhý algoritmus aproximuje fraktální přenosové charakteristiky s určitým (nastavitelným uživatelem) počtem nul/pólů pomocí optimalizace "roje včel". Tento algoritmus byl ověřen na vzorku bioimpedance, jako je pomerančová šťáva. Vlastní testovací deska plošného spoje (DPS) emulátoru, která je založená na vlastních Operačních Transkonduktančních Zesilovačích (OTA), které jsou vyrobené v procesu I3T25 350nm, byla vyvinuta pro emulaci charakteristik bioimpedance s parametry extrahovanými pomocí algoritmu. Výsledky emulace byly poté porovnány z hlediska přesnosti s komerčním softwarem NOVA Metrohm pro elektrochemickou analýzu.
In this bachelor’s thesis, two MATLAB optimization algorithms were introduced: the first is for extracting zero/pole numbers and their frequency of integer-order complex frequency "s" systems. This algorithm was verified on active and passive Band-Pass (BP), Band-Reject (BR) filters, and bilinear sections. The second algorithm approximates the fractional order characteristics with a given number of zeros/poles using particle swarm optimization. It was verified on bioimpedance sample, which is orange juice. A custom Printed Circuit Board (PCB) based on custom Operational Transconductance Amplifiers (OTA) fabricated in the I3T25 350nm process was developed to emulate the bioimpedance characteristics with parameters extracted from the algorithm. The emulation results were then compared in terms of accuracy to the commercial software NOVA Metrohm for electrochemical analysis.
In this bachelor’s thesis, two MATLAB optimization algorithms were introduced: the first is for extracting zero/pole numbers and their frequency of integer-order complex frequency "s" systems. This algorithm was verified on active and passive Band-Pass (BP), Band-Reject (BR) filters, and bilinear sections. The second algorithm approximates the fractional order characteristics with a given number of zeros/poles using particle swarm optimization. It was verified on bioimpedance sample, which is orange juice. A custom Printed Circuit Board (PCB) based on custom Operational Transconductance Amplifiers (OTA) fabricated in the I3T25 350nm process was developed to emulate the bioimpedance characteristics with parameters extracted from the algorithm. The emulation results were then compared in terms of accuracy to the commercial software NOVA Metrohm for electrochemical analysis.
Description
Keywords
Operační Transkonduktanční Zesilovač, Cole-Cole model, bioimpedance, bilineární sekce, elektronická přeladitelnost, globální optimalizace, NOVA Metrohm, systémy fraktálního řádu, analýza přesnosti, PSPICE, Operational Transconductance Amplifier, Cole-Cole model, bioimpedance, bilinear section, electronic tunability, global optimization, NOVA Metrohm, fractional-order systems, accuracy analysis, PSPICE
Citation
SEMENOV, D. Extrakce parametrů obvodového modelu impedanční charakteristiky a její emulace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc. (člen)
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. (člen)
Ing. Zbyněk Fedra, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-11
Defence
Student prezentuje výsledky své bakalářské práce. Následně odpovídá na otázky oponenta.
diskuze:
doc. Láčík: ptá se na optimalizační algoritmus PSO vs. genetické algoritmy - student odpovídá
doc. Láčík: dotaz na materiál elektrod - student odpovídá
Ing. Theumer: dotaz na geometrii elektrod, jak se bude lišit naměřená impedance? - student odpovídá
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení