Sensor de microcinta de doble banda de alta sensibilidad para el análisis de mezclas de aceite y agua con...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Electromagnética y de Microondas
• Tecnología de Sensores
• Aplicaciones de Aprendizaje Automático

Sus antecedentes:

• La caracterización precisa de las mezclas de aceite y agua es crucial para diversas aplicaciones industriales y ambientales.
• Los métodos existentes para el análisis dieléctrico de mezclas de fluidos a menudo carecen de sensibilidad, selectividad o compacidad.
• El desarrollo de plataformas de detección novedosas para el monitoreo en tiempo real de la composición de fluidos sigue siendo un área de investigación activa.

Objetivo del estudio:

• Diseñar, fabricar y validar experimentalmente un sensor de microcinta de doble banda compacto para la caracterización de mezclas de aceite y agua.
• Investigar el rendimiento del sensor en dos frecuencias de resonancia distintas (1,2 GHz y 14,92 GHz).
• Desarrollar un modelo de aprendizaje automático para la predicción precisa de la concentración de agua basada en las respuestas del sensor.

Principales métodos:

• Fabricación de un sensor de microcinta sobre un sustrato FR-4 con dimensiones de 10,94 × 14,92 mm².
• Mediciones experimentales de mezclas de aceite y agua con concentraciones variables (0-100% en incrementos del 5%).
• Análisis de las respuestas de los parámetros S y los desplazamientos de resonancia utilizando una red neuronal de función de base radial (RBF).

Principales resultados:

• El sensor de doble banda logró una alta sensibilidad (73,5 MHz/εᵣ a 1,2 GHz, 101,48 MHz/εᵣ a 14,92 GHz).
• El modelo de red neuronal RBF predijo la concentración de agua con R² > 0,99, MSE de 3,24 (%²) y MRE de 3,6%.
• El sensor demostró un rendimiento superior en comparación con los diseños existentes en la literatura.

Conclusiones:

• El sensor de microcinta de doble banda compacto propuesto ofrece una plataforma confiable e inteligente para el análisis de fluidos basado en dieléctricos.
• La integración del aprendizaje automático mejora la precisión y la robustez de la caracterización de mezclas de aceite y agua.
• El sensor muestra un gran potencial para aplicaciones de monitoreo industrial y ambiental en tiempo real.