I och med att båtar har med tiden blivit allt mer tystare både akustiskt och magnetiskt, är det av stort intresse att mäta den elektriska signaturen. Den elektriska signaturen uppstår fram för allt från den galvaniska effekten mellan båtens skrov och propeller och ger upphov till en potentialskillnad. Denna potentialskillnad propagerar i vattnet med en väldigt låg frekvens (0-3kHz). Med hjälp av specifika undervattensensorer kan dessa signaturer mätas för att detektera och lokalisera båtar. Varje sensor måste kalibreras i dess rätta omgivning (vatten) på grund av deras individuella geometri. För kalibreringen behövs ett känt homogent elektrostatiskt fält användas som referens. Examensarbetet avser att modellera den faktiska vattentanken som är tänkt som kalibreringsanläggning för sensorerna och simulera det elektrostatiska fältet som uppstår. Examensarbetet har ett ingående tillvägagångsätt för hur modellen och simuleringen implementeras i COMSOL Multiphysics® 5.5 som baseras på den finita elementmetoden (FEM). Ett teoretisk homogent elektriskt fält är svårt konstruera i verkligheten, därför är examensarbetet huvudsyfte att analysera homogeniteten för praktiska elektriska fält som finns i vattentanken. Olika konfigurationer av hur laddningsplattor fördelas simulerades och analyserades. Den väsentliga slutsatsen från simuleringarna är att homogeniteten på det elektriska fältet är bra så länge laddningsplattorna är symmetriska mot varandra men på en bekostnad av att fältstyrkan minskar. Examensarbete inkluderar även simuleringar hur undervattensensorn i sig själv påverkar det elektriska fältet som den skall kalibreras i, sensorn introducerar en störning. Slutligen finns det förslag för förbättring av arbete och förslag för ett fortsatt arbete. / With time, boats have become more quiet, both acoustic and magnetic. Therefore, it is of great interest tomeasure the electric signature. The electric signature is a low-frequency (0-3 kHz) electric field generatedby a potential difference that appears due to the galvanic effect between the boat's hull and propeller.With assistance from specific under-water sensors, these signatures can be measured to detect andlocalize boats. Due to the individual geometry of the sensors, each sensor must be calibrated in its rightenvironment (water). To perform this, a known homogeneous electrostatic field must be used forreference. This master Master-degree project purpose is to modulate a water tank, which is supposed to beused as a calibration facility for the sensors and simulate the electrostatic field that will evolve. Thisproject presents the approach for how the model and simulation will be implemented in COMSOLMultiphysics® 5.5, which is based on the finite element method. A theoretically homogeneous electricfield is difficult to build in reality, hence this project main objective is to analyse the homogeneity forpractical electric fields in the water tank. Different electric fields were analysed depending how the metalplates were distributed. The main conclusion from the simulations is that the homogeneity on theelectrical field is good enough to use for calibration purposes. The plates shall to be symmetricallydeployed with respect to each other. A drawback is that the field strength decreases when parts of thefield diverts. This project also simulates how the under-water sensor itself affects the electrical field it issupposed to be calibrated in; the sensor introduces disturbances to the field. Finally, this report proposesseveral improvements as well as direction for further work.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:liu-167157 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Skarin, Victoria |
| Publisher | Linköpings universitet, Institutionen för teknik och naturvetenskap, Linköpings universitet, Tekniska högskolan |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0023 seconds