Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: AHMET HARUN ATAĞ
Danışman: Ahmet Kızılay
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Toprak nemi, tarımsal üretkenlikten çevresel izleme çalışmalarına kadar birçok alanda kritik bir parametredir. Bu çalışmada, toprak yüzey nemi hızlı, tekrarlanabilir ve invaziv olmayan bir şekilde ölçebilen optoelektronik bir sistem geliştirilmiştir. Sistem; mikrodenetleyici tabanlı bir kontrol birimi, yakın kızılötesi bölgede su moleküllerinin karakteristik soğurma dalga boylarında çalışan ışık kaynakları, termal olarak soğutulmuş bir fotodetektör ve yüksek çözünürlüklü bir analog-dijital dönüştürücü içermektedir. Işık kaynaklarının frekansı, görev döngüsü ve akımı bağımsız olarak ayarlanabilmekte, böylece optik yoğunluk hassas biçimde kontrol edilebilmektedir. Yansıyan ışınlardan elde edilen veriler, yüzey rutubetini tahmin etmek amacıyla geliştirilen bir makine öğrenmesi algoritması ile analiz edilmiştir. Sistem, hem laboratuvar hem de saha koşullarına uygun olacak şekilde tasarlanmış ve TÜBİTAK Gebze kampüsünden temin edilen beş farklı toprak türü üzerinde test edilmiştir. Numuneler, kuruma kaybı yöntemiyle kalibre edilerek SI izlenebilirliği sağlanmıştır. Yapılan analizlerde, geliştirilen modelin 0,193 RMSE ve 0,998 R² değerleriyle yüksek doğrulukta tahmin performansı sergilediği görülmüştür. LED modülasyon algoritması sayesinde sinyal kararlılığı ve ölçüm tekrarlanabilirliği artırılmış, optik bileşenlerin hassas kontrolüyle sistemin güvenilirliği sağlanmıştır. xv Petri kabı tabanlı örnekleme yöntemi, taşınabilir ve standartlaştırılmış bir ölçüm platformu sunmuştur. Ayrıca, geliştirilen analiz algoritması sayesinde yansıma verilerinden toprak türü ve tanecik boyutu yüksek doğrulukla sınıflandırılabilmiştir. Bu çalışma, optik temelli rutubet ölçüm sistemlerinin tarım, çevre bilimi ve malzeme bilimi gibi alanlarda yaygın olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Gelecekte, sistemin daha geniş spektral aralıklar ve farklı malzeme türleriyle test edilmesi planlanmaktadır.