DETECTION OF RPW INFESTED DAMAGED DATE-PALM TREES USING DIELECTRIC MEASUREMENTS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) MS_Thesis_by_Forhad_Hossain.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

في المملكة العربية السعودية ، تزرع أشجار النخيل على نطاق واسع من أجل 300 نوع من ثمار التمر. هناك ما يقرب من 25 مليون نخلة تنتج حوالي 1.1 مليون طن من التاريخ [1]. لكن في السنوات الأخيرة ، هذا التراث الشرق أوسطي مهدد من جراء الإصابة بآفة خبيثة تعرف باسم سوسة النخيل الحمراء (RPW’s). لذا ، فإن الكشف المبكر عن الإصابة RPW ضروري لتجنب العواقب الاقتصادية الخطيرة والمخاطر على السلامة. الطرق الشعبية للكشف عن أشجار التاريخ الموبوءة تشمل ؛ الفحص البصري والتصوير الحراري والكشف الكيميائي والصوتي. الطرق البصرية والكيميائية عرضة للأخطاء البشرية ويمكن فقط الكشف عن مرحلة متقدمة من الإصابة. تستخدم الطرق الحرارية والصوتية عملية علمية للكشف المبكر عن الإصابة ولكن تتأثر بالضوضاء الحرارية والصوتية الموجودة في البيئة. في هذا العمل ، سيتم دراسة التغيير في الخصائص العازلة للشجرة بسبب الإصابة RPW. بسبب الاختلاف في الثوابت العازلة لشجرة التاريخ (صحية / تالفة) وسوسة النخيل الحمراء (يرقة / خادرة / بالغ) ، يتم اقتراح تقنيتين لمراقبة الإصابة. التقنية الأولى تتضمن جهاز استشعار للكشف عن الموجات الصغرية للكشف عن المرحلة الأولية من الإصابة. تم تصميم رقعة microstrip التي تعمل في البداية على 4GHz ومن ثم يتم تحسينها للخشب الذي يعمل بمثابة هوائي مرنان عازلة. يتم تحليل تردد الرنين للخزف الخشبي مع ظروف تالفة صحية ومدمرة جزئياً وكاملة. وحصل التصميم على تذبذب في تردد الرنين يبلغ حوالي 36٪ تجريبًا بين عينة شجرة التمر السليمة والتالفة. مرنان عصابة microstrip اثنين من الميناء أيضا مصممة وفجوة اقتران الأمثل للخشب سوبيركات. الترددات الرنينية المميزة التي تم الحصول عليها لخشب صحية ومعطوبة. تستخدم التقنية الثانية إشارة منخفضة التردد لمراقبة سعة الشجرة تجريبيا لتحديد متوسط إلى مرحلة متقدمة من الإصابة. لهذه التقنية ، قمنا بتصميم وتحليل مستشعر سعوي شبه أسطواني لقياس التغيرات في ثابت العزل من أشجار النخيل بسبب الإصابة RPW. تم تصميم ثلاثة تكوينات مختلفة للقطب الكهربائي لجهاز استشعار المكثف هذا وقيّمت حساسيتها لقياس سعة السعة. للتحقق من صحة العمل ، تتم المقارنة بين نتائج المحاكاة والعمل التجريبي. لقد أثبتنا أن النتائج التجريبية متفقة بشكل وثيق مع نتائج المحاكاة.

English Abstract

In Saudi Arabia, the date palm trees are widely cultivated for 300 types of date fruits. There are almost 25 million palm trees that produce around 1.1 million tons of date [1]. But in recent years, this Middle Eastern heritage is threatened by the infestation of a virulent pest known as red palm weevils (RPW’s). So, early detection of RPW infestation is essential to avoid serious economic consequences and safety hazards. Popular methods of detecting infested date trees include; visual inspection, thermal imaging, chemical and acoustic detection. Visual and chemical methods are prone to human errors and can only detect advanced stage of infestation. Thermal and acoustic methods use a scientific process for early detection of the infestation but are influenced by the thermal and acoustic noises present in the environment. In this work, the change in the dielectric properties of the tree due to RPW infestation will be studied. Due to the difference in the dielectric constants of the date tree (healthy/damaged) and the red palm weevil (larva/pupa/adult), two techniques are proposed to monitor the infestation. The first technique involves microwave sensor for detecting initial stage of infestation. A microstrip patch which initially operating at 4GHz is designed and then optimized for wood superstrate which acts as a dielectric resonator antenna. The resonance frequency is analyzed for the wood superstrate with healthy, partially damaged and complete damaged conditions. The designed obtained a resonance frequency shift of approximately 36% experimentally between the healthy and complete damaged date tree sample. A two-port microstrip ring resonator also designed and optimized coupling gap for wood superstrate. Distinct resonance frequencies obtained for healthy and damaged wood superstrate. The second technique use low-frequency signal to experimentally monitor the tree capacitance to determine medium to advance stage of infestation. For this technique, we have designed and analyzed a semi-cylindrical capacitive sensor to measure the changes in the dielectric constant of palm trees because of RPW infestation. Three different electrode configurations of this capacitor sensor have been designed and evaluated their sensitivity for tree capacitance measurement. To validate the work, a comparison is made between the simulation results and experimental work. We proved that experimental results are in close agreement with the simulation results.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Sheikh, Sharif Iqbal
Committee Members:	Hassan, Essam Eldin Mohammad and Hussein, Attia
Depositing User:	FORHAD HOSSAIN (g201534910)
Date Deposited:	02 Aug 2018 12:27
Last Modified:	31 Dec 2020 08:09
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140776