Disputas: Ellen Sagaas Røed

Ellen Sagaas Røed disputerer for doktorgraden i anvendte mikro- og nanosystemer. Avhandlingen handler om bruk av nye materialer for å kunne samle inn mer informasjon om havet og havbunnen, og dermed bidra til bedre ressursforvaltning.


27 Feb

Praktisk informasjon

  • Dato: 27 februar 2023
  • Tid: kl. 09.30 - 15.00
  • Sted: Vestfold, Rom A1-36 Horten og på Zoom
  • Last ned kalenderfil
  • Lenke til digital deltakelse 

    Program

    Kl. 09.30. Prøveforelesning: Material performance and future prospects for lead-free piezoelectric materials in ultrasound transducers  

    Kl. 12.30. Disputas: Impact of single crystal properties on underwater transducer designs

     

    Bedømmelseskomité

    • Førsteopponent: Phd Christine Démoré, Sunnybrook Health Sciences Centre, University of Toronto
    • Andreopponent: Professor Frank Melandsø, UiT Norges arktiske universitet
    • Administrator: Professor Ulrik Hanke, Universitetet i Sørøst-Norge

     

    Veiledere

    • Hovedveileder:  Professor Lars Hoff, Universitetet i Sørøst-Norge
    • Biveiledere: Martin Bring og Frank Tichy, Kongsberg Maritime
Har du spørsmål?

Ellen Sagaas Røed skal forsvare avhandlingen sin for graden philosophiae doctor (ph.d.) ved Universitetet i Sørøst-Norge.

Portrett av Ellen Røed, langt mørkt hår, midtskill, blått skjerf

Hun har fulgt doktorgradsprogrammet anvendte mikro- og nanosystemer ved Fakultet for teknologi, naturvitskap og maritime fag ved campus Vestfold.

Alle interesserte ønskes velkommen til prøveforelesning og disputas.

Oppsummering

Kunnskap er nøkkelen til bærekraftig ressursforvaltning, og stadig mer informasjon om havet samles inn ved hjelp av roboter og andre små plattformer. Disse bruker blant annet ultralyd, kalt sonar eller ekkolodd, for å undersøke havet og havbunnen.

For å samle inn så mye informasjon som mulig, ønsker vi å sende lyd på mange forskjellige frekvenser. Ekkostyrken på de ulike frekvensene gir informasjon om biologisk art eller type havbunn. Enheten som sender ut og mottar ultralyd kalles en transduser. I denne doktoravhandlingen er det undersøkt hvordan vi kan benytte nye materialer til å lage kompakte transdusere som kan dekke et større frekvensområde enn det som er mulig med dagens design. Materialene kalles piezoelektriske enkrystaller, og har høyere kopling mellom elektrisk og mekanisk energi enn de keramiske materialene som ofte brukes i dagens undervannstransdusere.

Små enheter gir også liten plass til elektronikken som skal styre transduseren. Da er det særlig viktig å unngå at en stor andel av den elektriske effekten reflekteres fra transduseren tilbake inn i elektronikken som såkalt reaktiv effekt, der den vil gi oppvarming.

Doktoravhandlingen analyserer flere forskjellige transduserdesign basert på piezoelektriske enkrystaller. Det første designet er en piezokompositt med luft bak og to akustiske tilpasningslag foran. Designet har under 50 % reaktiv effekt i en båndbredde tilsvarende 175 % av resonansfrekvensen. Det brede frekvensområdet oppnås ved å plassere transdusersystemets resonanser langt fra hverandre for å kunne sende relativt smalbåndede pulser på mange forskjellige frekvenser. Dette er valgt i motsetning til den konvensjonelle metoden der en søker et flatest mulig frekvensbånd.

Det andre transduserdesignet som er analysert kalles en tonpilz. Sammenlikninger mellom designene viser at den frekvensuavhengige tilpasningen til vann som er innebygd i tonpilzdesignet er fordelaktig når det gjelder å holde den reaktive effekten lav over et bredt frekvensbånd.

De enkrystallinske materialene har høy elektromekanisk kopling også i transversal modus. I doktoravhandlingen er dette prøvd ut i et tredje design der transversalt polariserte blokker i enkrystallinsk materiale er plassert i en polymermatrise. Det er vist at dette designet gir femti ganger høyere akustisk effekt ved en gitt spenning sammenliknet med en keramisk piezokompositt i tradisjonell vibrasjonsmodus. Dette legger til rette for kompakte transdusere som kan brukes over et bredt frekvensbånd og drives av lave spenninger. I tillegg halveres tykkelsen av kompositten. Disse fordelene gjør slike transdusere velegnet for montering på små plattformer.