توپوگرافی و اندازه گیری صافی سطح زیر با استفاده از اندازه گیری لیزر اینترفرومتری میکروسکوپ زیگو ناممکن است. به دلیل دقت بالا و همچنین مدت زمان کوتاه اندازه گیری، استفاده از روش خازنی برای اندازه گیری توپوگرافی و صافی سطح زبر از جنس کوارتز پیشنهاد می شود. با استفاده از این روش می توان نقشه خطا را برای فرایندهای اصلاح خطای شکل، مانند پولیش کاری با کنترل کامپیوتری (CCP)، پرداخت با ذرات ساینده مغناطیسی (MRF)، روش جت سیال ساینده و اصلاح به روش یونی، ایجاد کرد. در این تحقیق توپوگرافی خطای شکل سطح زبر به کمک حسگر خازنی اندازه گیری و قطعه مورد نظر با استفاده از روش غبار سیال ساینده اصلاح خطا شد و ایده اصلاح خطای شکل سطح زیر به واقعیت پیوست. مشخص شد که در میان روشهای اندازه گیری میانگین- مساحت، روش اندازه گیری خازنی، توانایی اندازه گیری و تحقق ایده اصلاح خطای شکل، سطح زبر را دارد. اندازه گیری صافی سطح قطعه ای که زبری Rc آن در حدود صافی سطح قطعه است یکی از ویژگی های منحصر به فرد روش ارایه شده است.

تراکم و محتوای رطوبتی خاک، دو ویژگی فیزیکی تاثیرگذار بر عملکرد محصول در مزرعه می باشند. استفاده از حسگرهای خازنی، روشی دقیق برای تخمین محتوای رطوبت خاک می باشند. در این روش، خاک به عنوان بخشی از دی الکتریک حسگر خازنی محسوب می شود. در این تحقیق، یک حسگر اندازه گیر رطوبت خازن-مبنا که می تواند رطوبت خاک را به طور پیوسته اندازه گیری کند، ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفت. این حسگر از دو بخش تشکیل شده است: سه الکترود و یک مدار الکترونیکی. الکترودها تیغه های فلزی هستند که مورد عملیات حرارتی قرار گرفته و سخت شده اند. این تیغه ها در داخل یک قطعه فیبر استخوانی ثابت شده اند. ولتاژ تحریک مدار برابر 12 ولت می باشد و خروجی آن بسامد است. حسگر تحت شرایط استاتیکی و در خاکی با بافت لوم رسی سیلتی در آزمایشگاه واسنجی شد. با بهره گیری از نتایج این آزمون، حسگر ساخته شده در مزرعه مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل داده ها نشان داد که رابطه بین محتوای رطوبت خاک و بسامد خروجی حسگر را می توان به صورت یک رابطه درجه دو نشان داد. خطای حسگر برابر %1.55 برآورد شد و بین مقادیر رطوبت اندازه گیری شده توسط حسگر و تعیین شده با روش وزنی رابطه خطی و معنی داری (R2=0.70) مشاهده شد. نتایج نشان داد که داده های خروجی حسگر علاوه بر محتوای رطوبت، به درجه حرارت خاک نیز وابسته است.

در این پژوهش یک حسگر خازنی دوحلقه ای قابل نصب روی فروسنج های افقی چندنوکی طراحی و ساخته شد. اندازه و شکل میدان الکتریکی اطراف حسگر با هدف مطمئن شدن از عدم تداخل میدان های حسگرهای نصب شده روی دو پراب فروسنج با استفاده از المان محدود تخمین زده شد. سپس، عملکرد حسگر در سطوح مختلف رطوبت حجمی ارزیابی گردید. بیشترین شعاع خاکی که در میدان الکتریکی حسگر قرار می گیرد، در خاک کاملاً مرطوب برابر با 30 میلی متر از مرکز آن است؛ لذا، بکارگیری حسگر در ترکیب با فروسنج هایی که در فاصله 10 سانتی متری از یکدیگر قرار دارند، موجب تداخل میدان الکتریکی حسگرها نمی شود. افزایش رطوبت حجمی، موجب کاهش ولتاژ خروجی حسگر (91/0=R2) می شود. حسگر خازنی ابزاری مناسب برای اندازه گیری رطوبت خاک در محدوده صفر تا حداشباع است که می تواند در ترکیب با فروسنج افقی چندنوکی، به وسیله ای برای اندازه گیری همزمان مقاومت و رطوبت خاک در چند عمق به طور مستقل مبدل شود.

درجه بندی محصولات کشاورزی همواره موضوع تحقیق دانشمندان بوده است. یکی از زمینه های مورد مطالعه درجه بندی میوه بر اساس میزان رسیدگی آن است. روش های مختلفی برای تشخیص میزان رسیدگی میوه به کار گرفته شده است که بعضی از این روش ها مخرب و برخی دیگر غیرمخرب هستند. در این تحقیق از روش غیرمخرب خازنی برای تشخیص میزان رسیدگی میوه موز استفاده شده است. رابطه میزان رسیدگی با ثابت دی الکتریک میوه در بسامد یک کیلوهرتز تا 10 مگاهرتز بررسی شد. نتایج نشان داد که ثابت دی الکتریک میوه به شدت تحت تاثیر ابعاد و حجم میوه قرار دارد. به منظور حذف اثرات این متغیرها مدلی برای تخمین ثابت دی الکتریک میوه پیشنهاد شد. این مدل تابعی از ثابت دی الکتریک معادل، حجم میوه، طول موثر و ضخامت میوه می باشد. ثابت دی الکتریک با افزایش رسیدگی میوه کاهش پیدا می کند. در بسامد یک مگاهرتز این کاهش واضح تر است. از این بسامد برای واسنجی سامانه استفاده شد. استحکام میوه به عنوان یک شاخص کیفی اندازه گیری و رابطه بین استحکام و ثابت دی الکتریک میوه بررسی شد. نتایج پیش بینی مقدار رسیدگی تقریبا قابل قبول بود. ضریب همبستگی بین میزان رسیدگی واقعی میوه و مقدار پیش بینی شده 0.853 به دست آمد.

اندازه گیری دبی جرمی با استفاده از حسگرهای خازنی به عنوان روش ارزان و سریع توسعه یافته است. اما پیش بینی دبی جرمی به علت وابستگی پاسخ حسگر به عوامل مختلف و پیچیدگی اثر این عوامل دشوار است، لذا در این مطالعه پتانسیل شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج فازی (ANFIS) و تکنیک های رگرسیون چندگانه (MR) برای پیش بینی دبی جرمی شلتوک با استفاده از سنسور خازنی مورد بررسی قرار گرفت. بسامد، رطوبت و ولتاژ خروجی به عنوان متغیرهای ورودی و دبی جرمی به عنوان خروجی در توسعه مدل ها به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که ANN دارای بالاترین ضریب همبستگی بین مقادیر پیش بینی شده و واقعی است (R2=0.927). ضریب همبستگی بین مقادیر پیش بینی شده و واقعی برای ANFIS برابر با (R2=0.909) است. نتایج نشان می دهد که تکنیک های ANN و ANFIS به طور بالقوه می تواند برای پیش بینی دبی جرمی محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار گیرند.

درجه بندی محصولات کشاورزی بر اساس رسیدگی برای بسیاری از میوه ها و سبزیجات از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش های مختلفی برای تشخیص میزان رسیدگی میوه به کار گرفته شده است که بعضی مخرب و برخی دیگر غیر مخرب هستند. در این تحقیق برای تعیین رسیدگی میوه ی سیب در دوران انبارمانی بر اساس ویژگی های ظرفیت خازنی ابتدا یک سامانه ی آزمایشگاهی به منظور اندازه گیری ظرفیت حسگر خازنی طراحی و ساخته شد. سپس مدلی برای استخراج ثابت دی الکتریک سیب پیشنهاد گردید و در ادامه رابطه ی بین ثابت دی الکتریک و میزان رسیدگی میوه بررسی شد. نمونه ها از سیب پائیزه رقم رد دلیشز و گلدن دلیشز انتخاب شدند. تمام نمونه های بالغ در یک روز برداشت شدند و هر کدام از ارقام به سه گروه 45 تایی، و هر گروه به سه دسته 15 تایی کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم شدند. ثابت دی الکتریک سیب در طی رسیدن میوه در شرایط کنترل شده دما و رطوبت اندازه گیری شد. نتایج این مرحله نشان داد ثابت دی الکتریک در طی رسیدن میوه کاهش می یابد. به عبارت دیگر در بسامد kHz 100 ثابت دی الکتریک در طی رسیدن میوه روند کاهشی منظمی را دنبال کرده و ازین رو این اطلاعات ذیقیمت است. ادامه ی مطالعات از جمله بررسی رابطه "زمان رسیدن-میزان مواد جامد محلول" و "زمان رسیدن – استحکام" در این بسامد انجام گرفت. نتایج این مرحله نشان داد که استحکام در طی رسیدن میوه روند کاهشی دارد و میزان مواد جامد محلول (TSS) در طی مراحل رسیدن روند افزایشی را طی می کند.

هدف از این پژوهش، بررسی رفتار الکترومکانیکی میکرو حسگر های فشار خازنی و بررسی اثر اعمال تحریک الکترواستاتیک بر عملکرد و دقت این سیستم ها می باشد. حسگر به صورت یک صفحه دایرهای انعطاف پذیر در نظر گرفته شده است که یک فاصله اولیه از یک صفحه صلب دارد و بین آن دو خلاء است. در اثر فشار محیط و همچنین اعمال ولتاژ بین دو صفحه، ورق انعطاف پذیر خیز برداشته و به پایه ثابت نزدیک می گردد. با نزدیک شدن صفحه به پایه، ظرفیت خازنی بین آنها تغییر می کند که این تغییر وابسته به خیز صفحه انعطاف پذیر و یا به عبارتی وابسته به فشار محیط است. بنابراین در صورت معلوم بودن رابطه میان فشار و ظرفیت خازنی، می توان با اندازه گیری ظرفیت خازنی فشار محیط را محاسبه نمود. از این رو در کار حاضر، رابطه میان ظرفیت خازنی و فشار خارجی مطالعه گردیده است. در این راستا، نخست معادله حاکم بر خیز میکرو ورق تحت بار الکترواستاتیک و همچنین فشار خارجی استخراج شده است. این معادله با استفاده از روش گلرکین به یک معادله جبری تبدیل شده و با بکارگیری یک روش مبتنی بر تکرار حل شده است. در بخش نتایج، اثر پارامترهای مختلف مانند ولتاژ اعمالی و همچنین فشار محیط بر روی ظرفیت خازنی و حساسیت دستگاه مطالعه شده و همگرایی و دقت الگوریتم مبتنی بر تکرار نیز بررسی شده است.

در این تحقیق، با استفاده از ساختارهای میکروفلوئید و فن زیست فناوری، سامانه تشخیص گر مواد مخدر طراحی و ساخته شده است. اندازه گیر خازنی با استفاده از شبیه سازی چندفیزیکی به صورت بهینه طراحی شده است و پس از استخراج اندازه های بهینه، با استفاده تکنولوژی میکروالکترونیک ساخته شده است. در این نوع حسگر، آپتامرهای معین بر روی سطوح خازن پوشش دهی می گردد و با عبور سیال از کانال تعبیه شده، ماده ی مذکور در میان رشته های آپتامر درگیر می شود و سبب تغییر اندازه خازن می گردد. در این پروژه الگوریتم قرائت خازنی نوین مبتنی بر استفاده از چرخه ی حدی سیستم غیرخطی بیان شده است. این متد نوین با ایجاد یک مدل غیرخطی مجازی در کنار ساختار خازنی و ایجاد چرخه حدی تلقینی، ظرفیت خازنی به صورت لحظه ای را اندازه گیری می کند.