Zesp Szk Elektrycznych im. T. Kociuszkiw Opolu !

Technikum Elektryczne !

! !!PRACA DYPLOMOWA

Tomograf rezystancyjny !

OPOLE 2004 !

Wykonali: Krzysztof Maicher

Dominik Dobry Marcin Pik Klasa 5E

Praca wykonana pod kierunkiem: Dr mgr in.

Mariusza Rzsy

!

Spis treci 1. Wstp ........................................................................................4

1.1 Pojcie tomografu

5

1.2 Tomograf rezystancyjny.5

1.3 Porwnanie kilku technik wykonania tomografu....8

1.4 Wspczesne zapotrzebowanie...9

!2. Cel pracy.10

!3. Opis, charakterystyka i sposb wykonania pracy oraz jej

parametry..11

3.1 Opis ukadw wykorzystanych do budowy urzdzenia.12

3.1.1 Pierwszy ukad zasadniczy (modu transmisji i

gwnego mikroprocesora).15

3.1.2 Ukad moduu sterujcego czujnikiem (dwa

moduy) .17

3.1.2.1 Ukad wyjciowy.17

3.1.2.2 Ukad wejciowy.19 3.1.3 Czujnik rezystancyjny i jego konstrukcja..22

3.1.4 Opis pozostaych ukadw (dokadny opis

pojedynczych elementw)...

23

3.1.4.1 Przetwornik A/C DAC 080823

! 2

3.1.4.2 Pami statyczna Ram K6T108C2C...25

3.1.4.3 UCY74373 - 8 zatrzaskw typu D.29

3.1.4.4 MAX 232 konwerter sygnaw z COM/TTL.30

3.1.4.5 AT89C51 mikroprocesor 8 bitowy z 8kB

pamici..33

3.1.4.6 UCY74HC145D Dekoder jeden z dziesiciu.35

3.1.4.7 74HC85D Komparator 4 bitowy...36 !4. Instrukcja obsugi39

4.1 Instrukcja obsugi i opis wykonanego urzdzenia.40

!4.1.1 Przedstawienie zastosowanych rozwiza

konstrukcyjnych..40

4.1.2 Opis wyprowadze, przecznikw oraz zcz

zewntrznych..41

4.1.3 Obsuga i kalibracja

urzdzenia...41

!4.2 Opis napisanego programu .....41

4.2.1 Podstawowy opis programu, idea oraz zasada

dziaania .....42

4.2.2 Algorytm programu , kody rdowe 42

5. Przykady zastosowa ...43

6. Podsumowania, wnioski i uwagi ..44

7. Literatura46

! 3

1.Wstp:

!1. Pojcie tomografu:

!Tomograf ofiarowuje moliwo poznania wewntrznej struktury

przedmiotu, bez potrzeby wnikanie w niego. Norweski fizyk, Abel [l],

jako pierwszy opublikowa pojcie tomograf dla potrzeb przedmiotw

zwizanych z geometryczn symetri osiow. Prawie sto lat pniej,

austriacki matematyk, Radon [2], rozszerzy pomys Abela i

zastosowa go do przedmiotw z arbitralnymi ksztatami. Tomograf

czsto jest spostrzegany jako obrazujce narzdzie wykorzystywane

dla potrzeb medycznych. Jednak zastosowanie i moliwoci

tomografw nie s ograniczone jedynie do medycznego pola dziaa,

jego nieinwazyjna droga obrazowania pozwala na wykorzystanie go

w wielu innych dziedzinach. Tomograf przez ostatni dekad zosta

rozwinity do niezawodnego narzdzia wykorzystywanego w rnych

zastosowaniach przemysowych[3-5].

W ostatnich latach rozwijajcy si proces technik tomografii by

tematem wielu bada i konferencji midzynarodowych. W Wielkiej

Brytanii Technology Foresight Challenge Project: Process

Tomography -A new dimension in advanced sensor technology

rozpocz swoj dzialnoc w 1996r. Coroczne spotkania European

Concerted Action on Process Tomography (ECAPT) byy

organizowane w latach 1992-1995 oraz konferencje United

Engineering Foundation miay miejsce w 1995 I 1997r. W kwietniu

1999r. odby si pierwszy Swiatowy Kongres Przemysowy w

Technologi Tomografii w Buxton, a drugi Swiatowy Kongres odby

si w Hanowerze w sierpniu 2001 roku.

! 4

Wybr szczeglnej techniki tomografii, jest bardzo czsto

powizany z wieloma czynnikami. W skad tych czynnikw wchodzi:

fizyczne wasnoci cieczy w jakich moe pracowa, moliwoci

przestrzenno czasowego obrazowania wynikw, koszty obsugi, jego

fizyczne wymiary, wyksztacenie i bezpieczestwo ludzi pracujcych

przy tomografie (np. wpyw promieniowania na organizm ludzki).

Aktualnie jest wiele technik tomografii, rnych od elektrycznych

metod, ktre jednak nie s przedstawiane w tej pracy. Do zapoznania

si z innymi technologiami wysyam do lektury zwizanej z tymi

tematami. Np. Wykorzystanie promieniowania Rentgenowskiego i

Gama [6], magnetyczny rezonans (MRI) [7], ponaddwikowe

systemy [8], optyczny [9,10] i podczerwony [11] . Kada z tych

technik ma oczywicie swoje wady i zalety oraz ograniczone

zastosowanie.

!2. Tomograf rezystancyjny

!Tomograf rezystancyjny jest wykorzystywany od niedawna. Jest

wzgldnie szybki i prosty w obsudze, a jego konstrukcja jest w stanie

poradzi sobie w cikich przemysowych warunkach.

Zasada jego dziaania polega na wychwytywaniu zmian rezystancji

charakterystycznych dla danego materiay. W celu wykrycia zmian

rezystancji korzystamy ze wzoru:

!! !

!!!gdzie:

SlR =

! 5

! - rezystywno waciwa - jest to stay parametr badanego

materiau (w naszym przypadku wody lub powietrza)

R - rezystancja

S - pole przekroju poprzecznego elementu,

l - dugo elementu.

!Rezystywno (rezystancja waciwa) to miara oporu z jakim materia

przeciwstawia si przepywowi prdu elektrycznego.

!!

Tabela rezystywnoci niektrych materiaw (w temp. 20 stopni) !

!

materia rezystywno (m)

srebro 1.59 x 10

mied 1.7 x 10

zoto 2.44 x 10

aluminium

2.82 x 10

elazo 10 x 10

platyna 11 x 10

ow 22 x 10

wgiel 3.5 x 10

german 0.46

krzem 640

szko 1010

guma okoo 10

siarka 1015

! 6

Tabela 1

http://pl.wikipedia.org/wiki/srebrohttp://pl.wikipedia.org/wiki/mied%25c5%25bahttp://pl.wikipedia.org/wiki/z%25c5%2582otohttp://pl.wikipedia.org/wiki/aluminiumhttp://pl.wikipedia.org/wiki/%25c5%25bbelazohttp://pl.wikipedia.org/wiki/platynahttp://pl.wikipedia.org/wiki/o%25c5%2582%25c3%25b3whttp://pl.wikipedia.org/wiki/w%25c4%2599gielhttp://pl.wikipedia.org/wiki/germanhttp://pl.wikipedia.org/wiki/krzemhttp://pl.wikipedia.org/wiki/siarkahttp://pl.wikipedia.org/wiki/pr%25c4%2585d_elektryczny

Ze wzgldu na znaczn rnice wody i powietrza jestemy

w stanie rozpozna kiedy bbelek powietrza przechodzi przez nasz

czujnik. Czujnik skada si z kilkuset elektrod, ktry pod wpywem

przechodzenia bbelek potrafi wychwyci zmieniajc si

rezystancje.

!Sole nieorganiczne w wodzie skadaj si z dodatnio

naadowanych kationw oraz ujemnie naadowanych anionw - ktre

bd przewodzi prd elektryczny po przyoeniu napicia pomidzy

dwoma elektrodami zanurzonymi w wodzie rus. 1.1. Im wicej jest

obecnych jonw, tym wikszy prd - wiksze przewodnictwo (i nisza

rezystywno).

! ! Konfiguracja standardowej celi pomiarowej przewodnictwa wody

Przewodnictwo jest wyraane w mikrosiemensach na centymetr (S/

cm) i jest stosowane do mierzenia jakoci wody surowej i wody

jakoci podstawowej. Rezystywno jest odwrotnoci przewodnictwa

i jest wyraana w megaomachcm (MWcm). Jest wygodniejsza do

pomiaru jakoci wody wysoko-oczyszczonej.

rys. 1.1

Rezystywno (MWcm) 0,1 1,0 10,0 18,2

Przewodnictwo (S/cm) 10,0 1,0 0,1 0,055

! 7

!Dziki naszemu nowatorskiemu rozwizaniu polegajcym na

specyficznym uoeniu elektrod w czujniku nie musimy wykonywa

algorytmu rekonstrukcji. Dziki takiemu zabiegowi jestemy w stanie

do atwo i precyzyjnie okreli pooenie badanego materiau

(bbelkw powietrza).

!!

3. Porwnanie kilku technik wykonania tomografu

!technika rezystancyjna - moe by uyta tylko w przypadku jeli jest

stay element przewodzcy. W zalenoci od materiau mierzonego

np: woda, olej, mieszaniny itp.. musi by odpowiednio dostosowane

napicia odniesienia. Czsto do penego pomiaru musi by uyta

zarwno technika pojemnociowa jak i rezystancyjna. Znajdujce si

wewntrz elektrody mog by uywane jako pojemnociowe jak i

zarwno rezystancyjne, co pozwala na dokonanie pomiaru obu tych

wartoci.

!technika mikrofali jest bardzo dogodn technik. Moe by

uywana do pomiaru kadego rodzaju materiau, poniewa nawet dla

najbardziej przewodzcych materiaw f>>fc. Technika ta znalaza

szczeglne zastosowania tam gdzie rne komponenty mierzone mog

zmieni swj stan budowy. Technika ta jest wykorzystywana rwnie

w medycynie.

!technika indukcyjna jest szczeglnie stosowane w obrazowaniu

czstek metalu w procesach pneumatycznych i metalurgicznych.

! 8

Tabela 2

Rwnie moe by wykorzystywana do wykrywania zawartoci

koncentracji wody w olejach.

4. Wspczesne zapotrzebowanie

!W dzisiejszych czas bardzo wany jest przemys wydobywczy

(ropa, gaz, itd.). Jednak produkty wydobywane z ziemi nie s w

czystej postaci, czsto ropa zawiera w sobie gaz. I wanie z myl o

tym problemie budujemy nasz tomograf. Pozwoli on w tani i atwy

sposb wykrywa bbelki gazu w cieczy. Nasze ciekawe i

nowatorskie zastosowanie pozwala na uniknicie algorytmu

rekonstrukcji, co w konsekwencji bardzo uatwia odtworzenie obrazu.

!

! 9

!2. Cel pracy

Celem pracy byo wykonanie i zaprojektowanie czujnika do

pomiaru rozkadu koncentracji gazu podczas przepyww

dwufazowych gaz ciecz w przepywach pionowych. Zasada

dziaania czujnika powinna by oparta na Tomografie

Rezystancyjnym. W zakres pracy wchodzi zbudowanie czujnika i

opracowanie prototypowego ukadu elektronicznego opartego na

pomiarach konduktometrycznych.

!!

! 10

!3. Opis, charakterystyka i sposb wykonania

pracy oraz jej parametry: !Realizacj naszej pracy rozpoczlimy w grudniu 2003-go roku.

Pocztkowo zbieralimy informacj na temat istniejcych ju

rozwiza w tego typu urzdzeniach. W lutym ruszya budowa

zasadniczego ukadu, ktry mia skomunikowa si z komputerem

poprzez port COM, oraz pisanie programu sterujcego transmisj

zarwno w komputerze (C+, Delphi) jaki i mikroprocesorze

(Asembler). Kolejnym etapem byo wykonaniu czujnikw oraz

moduw odpowiadajcych za ich wysterowanie i poprawne dziaanie.

!

! 11

! 3.1 Opis ukadw wykorzystanych do budowy urzdzenia:

! 12

Modu procesora sterujcego

Modu odbiorczy

Modu odbiorczy

Modu odbiorczy

Modu nadawczy

Modu nadawczy

Modu nadawczy

Modu odbiorczy

Modu odbiorczy

Modu nadawczy

Modu nadawczy

Modu odbiorczy

Modu odbiorczy

Modu odbiorczy

Modu nadawczy

Modu nadawczy

Modu nadawczy

Modu odbiorczy

Modu odbiorczy

Modu nadawczy

Modu nadawczy

rys.3.1

Rysunki 3.1-2 przedstawiaj uproszczony schemat blokowy tomografu rezystancyjnego. Procesor umieszczony w

module sterujcym komunikuje si z poszczeglnymi moduami

nadawczymi oraz odbiorczymi, ktre s odpowiedzialne za

wykrywanie pojawiajcych si bbelkw gazu w rurze. Nastpnie

informacje te

przesya do komputera za pomoc interfejsu RS232.

Tomograf skada si z dwch pyt zawierajcych po 120 drutw,

bdcych elektrodami wejciowymi oraz 120 drutw, bdcych

elektrodami wyjciowymi. Za podawanie impulsw na druty

wejciowe odpowiadaj ukady rozmieszczone na moduach

nadawczych dziesiciu kartach ISA, z ktrych poowa obsuguje

jedn pyt i poowa drug.

Analogicznie zorganizowane s moduy odbiorcze. Dokadne

opisy poszczeglnych moduw podane s w podpunktach 3.1.4.1-6

!

! 13

!

! 14

rys. 3.2

3.1.1 Pierwszy ukad zasadniczy (modu transmisji i gwnego mikroprocesora).

! Modu ten odpowiada za komunikacj z komputerem za

pomoc interfejsu RS232 oraz za sterowanie poszczeglnymi

moduami we/wy.

Rys.3.3 przedstawia schemat ideowy opisywanego moduu.

Komunikacja z komputerem odbywa si poprzez transmisj

szeregow. Konwersji napi z poziomu TTL na RS232 i odwrotnie

dokonuje ukad MAX 232. Dokadny opis tego ukadu w pkc.3.1.4.4.

Sterowanie moduami we/wy ogranicza si do czterech

operacji:

1.Pomiar.

2.Pomiar sekwencyjny

3.Odczyt

4.Transmisja napi odniesienia.

Dokadny opis poszczeglnych operacji przedstawiony jest przy

opisie moduu wejciowego w podpunkcie. 3.1.2.2

!

! 15

!

! 16

! 17

Rys. 3.3

3.1.2 Ukad moduu sterujcego czujnikiem (dwa moduy) ! 3.1.2.1 Ukad wyjciowy ! Tomograf skada si z 2 pyt pomiarowych. Na kadej z nich

rozmieszczonych zostao 120 drutw, na ktre w odpowiedniej

kolejnoci naley podawa impulsy elektryczne. Kady modu

wyjciowy obsuguje 24 druty, co daje po 5 moduw na kad pyt.

! Zasada dziaania pojedynczego moduu polega na dekodowaniu

adresw, wystawianych na magistral przez procesor sterujcy.

Modsza cz adresu (A0...A2) podawana jest na 74HC147, dekoder

BCD na 1 z 10 (dokadny opis tego ukadu w pkc.789678677). Starsza

cz adresu (A3...A6) trafia na komparatory cyfrowe 47HC85, z

ktrych kady jest aktywny na inny adres. Zwikszanie adresu przez

procesor sterujcy powoduje podawanie impulsw na kolejne druty

czujnika. Schemat ideowy moduu wyjciowego przedstawia rys.3.4

!!

! 18

!

! 19

Rys. 3.4

3.1.2.2 Ukad wejciowy ! Ukad wejciowy jest najbardziej skomplikowan czci

tomografu. Jego schemat blokowy przedstawia rys3.2.

! Jego gwnymi zadaniami s:

1.Pomiar

2.Pomiar sekwencyjny

3.Odczyt

4.Transmisja napi odniesienia.

!Kady rozkaz podajcy funkcj, jak bdzie peni modu na

pocztku kadej operacji zatrzaskiwany jest na 6 modszych bitach

portu P2.

Podczas pomiaru procesor ustawia odpowiednio bufory i pami

RAM na wpis. Sygna z czujnika wchodzi na cz analogow i jest

przez ni tak przetwarzany, by w momencie pojawienia si bbelka

gazu wskaza jedynk logiczn. Dane te zapisywane s w pamici

RAM, ktrej adresami steruje procesor gwny (z gwnego moduu).

Modsza cz magistrali adresowej (A0...A7) wchodzi rwnie do

procesora (P1) opisywanego moduu wejciowego sterujc

podawaniem napi odniesienia przez przetwornik A/C na

wzmacniacze operacyjne czci analogowej.

Pomiar sekwencyjny dziaa analogicznie do operacji

przedstawionej powyej, z t rnic, e badany jest stan pojedynczej

linii, jednego druta czujnika rezystancyjnego.

! 20

Odczyt danych ogranicza si do ustawienia pamici RAM na

odczyt i takim ustawieniu buforw, by dane z RAMu trafiay na port

P3 procesora. Otrzymane dane procesor wystawia na magistral

danych. Sterowaniem magistral adresow zajmuje si procesor

gwny (z gwnego moduu).

Transmisj napi odniesienia wykonuj si zawsze po

wczeniu urzdzenia. S one potrzebne, by cz analogowa

prawidowo wykrywaa pojawianie si bbelkw gazu. Napicia

odniesienia bd rne dla innych cieczy (woda, olej, itp.).

! 21

! 22 Rys. 3.4

3.1.3 Czujnik rezystancyjny i jego konstrukcja !

! ! Sercem czujnika rezystancyjnego s dwie pyty z wycitym

otworem o rednicy rwnej rednicy rury. Przeciwlege strony pyt s

poczone drutami, jak na rys 3.3, tworzc siatk. . Zastosowanie

dwch takich pyt daje nie tylko moliwo wykrywania bbelkw

gazu, ale take pomiaru ich prdkoci.

! 23

rys. 3.3

!

3.1.4 Opis pozostaych ukadw (dokadny opis pojedynczych elementw). ! 3.1.4.1 Przetwornik A/C DAC 0808 ! Do zasilenia tego ukadu uylimy niestandardowych napi, by

uproci konstrukcj moduu. Zmiana ta spowodowaa, e napicie

wyjciowe nieco odbiegao od wartoci wzorcowej.

!

!!!

Vcc 5

Vee -10

Vref(+) 5

Vref(-) GND

! 24

! !!Schemat poczenia: !

!

! 25

Schemat wewntrzny ukadu: !!

! !

! 26

3.1.4.2 Pami statyczna Ram K6T108C2C !!Schemat wyprowadze: !

! !!Tabela napi: !

!!!!! !!!!! !

! 27

!!Schemat poczenia(funkcjonowania): !!!!

!!!!!! 28

!!Przebiegi czasowe: !

! !

! 29

!

!!W naszym przypadku sterowanie zapisem i odczytem

zrealizowane jest przez wejcie WE.

!

! 30

3.1.4.3 74HC373 - 8 zatrzaskw typu D

!Schemat wyprowadze:

! !wyprowadzenia:

Q0 - Q7: wyjcia przerzutnikw D0 - D1: wejcia danych /LE - wejcie przewodzenia/zatrzaskiwania Ucc - zasilanie GND - uziemienie /OE - (output enable) wejcie zezwolenia wyj (aktywne

poziomem niskim L) !

Sposb wykonania wejcia i wyjcia !

! Schemat ideowy: !

! 31

Tablica prawdy

!! 3.1.4.4 MAX 232 konwerter sygnaw z COM/TTL ! !!

Schemat wyprowadze: !

! !!!!!! 32

!!!Schemat ideowy: !!

! !!!!Wartoci kondensatorw koniecznych do poprawnego dziaania !!

! !

! 33

Budowa zcza wykorzystanego do transmisji szeregowej: !!!!

* !!

! 34

! 3.1.4.5 AT89C51 mikroprocesor 8 bitowy z 8kB pamici ! !

Schemat wyprowadze: !

! !!!Sposb podczenia kwarcu: !

! !!!!! 35

!Parametry pracy !!!!

! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 36

!Schemat blokowy !

! 3.1.4.6 74HCT145 dekoder BCD na 1z dziesiciu

!!!!!!!!!

! 37

!!Tabela Prawdy: !

! !!Opis wyprowadze

1 11 Wyjcia (10 bitw) 12-15 Wejcia (Kod BCD 4 bity)

!! !

Schemat wyprowadze !

! !Opis wyprowadze:

!!! 38

Tabela Prawdy: !

! ! ! 3.1.4.7 74HC85D Komparator 4 - bitowy !

Schemat wyprowadze:

! !!!!!!!!Schemat logiczny:

! 39

! !Opis wyprowadze: !

! !!!!!!!

! !!! 40

4. Instrukcja obsugi: !!Urzdzenie skada si z trzech czci poczonych ze sob

magistral oraz czujnika podczonego do moduw za pomoc zcza

LPT. Komunikacja naszego urzdzenia z komputerem odbywa si

poprzez zcze COM. Pierwszy z moduw zawiera mikroprocesor

AT89C51 i ukad MAX232, ktry odpowiada za komunikacje z

komputerem. Jest to gwny modu sterujcy. Pozostae dwa moduy

odpowiadaj za poprawn prace i pomiar wykonywany na czujniku.

Program sterujcy transmisj pomidzy urzdzeniem a

komputerem oraz cay interfejs obsugujcy pomiar jest wykonany w

Delphi. Po uruchomieniu programu na ekranie pojawia si okno

dialogowe, na ktrym s ukazane wszystkie dostpne funkcje pomiaru

jakie moemy uzyska w naszej pracy. W pierwszej kolejnoci

musimy wskaza plik z napiciami odniesienia i przesa go do

pamici mikroprocesora. Kolejno musimy wybra rodzaj pomiaru

sekwencyjny lub pojedynczy w zalenoci czy interesuje nas pomiar

na caej szerokoci rury czy tylko na konkretnej jej czci. W

przypadku pomiaru caoci moemy rwnie dodatkowo ustali czas

prbkowania pomiaru w zakresie od 1us do 200us. Pomiar wykonany

zgodnie z powysz instrukcja zagwarantuje nam poprawno

wynikw.

!!!!!!!

! 41

4.1.1 Przedstawienie zastosowanych rozwiza konstrukcyjnych ! W naszym przypadku wykorzystalimy bardzo ciekawy i

nowatorski sposb wykonania naszej pracy. Wikszo tomografw

rezystancyjnych do prawidowego odtworzenia badanego stanu

potrzebuje korzysta z algorytmu rekonstrukcji, ktry jest bardzo

skomplikowany w obliczeniach. W nasz pracy udao omin nam si

ten problem. Specjalnie skonstruowany czujnik, w ktrym

poprowadzilimy elektrody na krzy oraz caa elektronika obsugujca

ten czujnik pozwala nam od razu okreli w ktrym miejscu znajduje

si badany bbelek powietrza.

! 4.1.2 Opis wyprowadze, przecznikw oraz zcz

zewntrznych

!Urzdzenie zasilane jest poprzez zasilacz 5V oraz dodatkowy

zasilacz -10V jako napicie odniesienia dla ukadu DAC0808.

Wczenie urzdzenia odbywa si poprzez podczenie zasilaczy do

gniazda elektrycznego. Na obudowie znajduj si zcze 3 - pinowe

ktre suy do komunikacji z portem COM w komputerze. Do

komunikacji i sterowania czujnikiem rezystancyjnym uylimy dwch

zczy LPT 25 pinowych. Na obudowie znajduje si rwnie

przycisk RESET, ktry suy do czyszczenia zawartoci wszystkich

komrek pamici w naszym ukadzie.

!! 4.1.3 Obsuga i kalibracja urzdzenia:

!! 42

W celu otrzymania poprawnego pomiaru konieczne jest

odpowiednie skalibrowanie urzdzenia w zalenoci od badanego v

Kalibracja polega na wpisaniu odpowiedniej iloci napi odniesienia

do pamici procesora, tak aby ukad DAC0808 w zalenoci od

badanego materiau (np. woda, olej..) mia prawidowe napicia

odniesienia. Kalibracje dokonujemy podczas uruchamiania programu

sterujcego wykonanego w LabVIEW. Polega ona na pokazaniu

cieki dostpu do odpowiedniego pliku, w ktrym znajduj si

zapisane napicia odniesienia w postaci binarnej dla poszczeglnych

materiaw.

!!

4.2 Opis napisanego programu: ! 4.2.1 Podstawowy opis programu, idea oraz zasada dziaania !Cay program dzieli si na cztery zasadnicze czci: !

1.Pomiar

2.Pomiar sekwencyjny

3.Odczyt

4.Transmisja napi odniesienia.

Procesor gwny podczas wykonywania pomiaru wystawia jedynie

adresy na magistral adresow. Natomiast procesor moduu

wejciowego podaje, w zalenoci od adresu, wartoci napi

odniesienia.

Pomiar sekwencyjny dziaa podobnie, lecz adresy zwikszane s

na polecenie otrzymane z komputera.

! 43

Odczyt sprowadza si do wystawiania przez procesor gwny na

magistral adresow adresu komrki pomici pamici RAM. Procesor

moduu wejciowego odczytuje jej zawarto, a nastpnie przesya j

do procesora gwnego, ktry z kolei przekazuje ja do komputera.

Transmisja napi odniesienia odbywa si do procesora gwnego i

zapisywana jest w jego pamici wewntrznej. Nastpnie wysyana jest

za pomoc transmisji rwnolegej do procesora moduu wejciowego,

ktry rwnie zapisuje je w swojej pomici wewntrzej.

! 4.2.2 Algorytm programu , kody rdowe !Pene kody rdowe znajduj si na pycie doczonej do pracy. !!

! 44

5. Przykady zastosowa !

W dzisiejszych czas bardzo wany jest przemys wydobywczy

(ropa, gaz, itd.). Jednak produkty wydobywane z ziemi nie s w

czystej postaci, czsto ropa zawiera w sobie gaz. I wanie z myl

o tym problemie budujemy nasz tomograf. Pozwoli on w tani i

atwy sposb wykrywa bbelki gazu w cieczy. Nasze ciekawe i

nowatorskie zastosowanie pozwala na uniknicie algorytmu

rekonstrukcji, co w konsekwencji bardzo uatwia odtworzenie

obrazu.

!

! 45

6. Podsumowania, wnioski i uwagi !

Tomografia medyczna jest ju znana i wykorzystywana od

wielu lat, jednak zapotrzebowania rynku i nieustanny rozwj rynku

cay czas poszukuje nowych technologii. Pomys wykonania przez nas

tomografu rezystancyjnego zrodzi si w nas wraz z myl o

rafineriach ropy naftowej. Podczas wydobycia ropy czstym problem

jest wystpujcy w niej gaz, dlatego zadaniem naszego tomografu ma

by wykrycie bbelek gazu w cieczy.

Podczas wykonywania pracy musielimy wykaza si wiedz

zarwno z elektroniki cyfrowej, analogowej jak i programowaniem w

wyszych i niszych jzykach, gdy tego wymagaa nasza praca.

Kady z nas zaj si inn czci pracy i tylko dziki temu moglimy

w peni zrealizowa nasz projekt.

Schemat wykonywanej przez nas pracy by naszym dzieem, nie

sugerowalimy si adnymi gotowymi schematami, dlatego te

zrobienie pracy kosztowaa nas bardzo wiele wysiku gdy co chwil

konieczne byy poprawki i ulepszenia. Rwnie duo problemw

przysporzyo wytrawienie nam pytek drukowanych pod czujniki ze

wzgldu na ich gabaryty. Ostateczny projekt i zarazem ca prace

udao nam si zrobi dopiero niedawno ze wzgldu na trudno i

poziom skomplikowania wybranej przez nas pracy dyplomowej.

Nasza praca obrazuje tylko prototypowy i pogldowy schemat

dziaania tomografu rezystancyjnego. Wykonalimy tylko po jednym

module sterujcym co ogranicza pomiar tylko do czci badanej rury.

Ze w zgadu na bardzo due koszt nie moglimy powieli naszych

moduw tak aby obsugiway one pomiar na caej szerokoci rury.

Jednak program sterujcy i czujnik zosta wykonany z myl o dalszej

! 46

rozbudowie, ktra polega bdzie jedynie na 10 krotnym

skopiowaniu wykonanych przez nas moduw.

Wszystkie dodatkowe materiay w postaci kodw rdowych

programw oraz opis wszystkich ukadw w formacie *.pdf doczone

s w zaczniku (pyta CD). Na pycie znajduj si rwnie programy

obsugujce dane urzdzenie.

!!

! 47

7. Literatura:

[1] AbeINH(1826),J. ReineAngnewMath., 1,311-389

[2] Radon J (191.7) Ber. Saechs. Akad Wiss., 69,262-278.

[3] Plskowski A, Beck MS, Thorn R and Dyakowski T (1995): Imaging

Industrial Flows, : Bristol: IOP Publishing

[4] Williams RA and Beck M S (Eds) (1995) Proces s Tomography -Principles,

Techniques and Applications, (Oxford), Butterworth-Heinemann

[5] Mewes D and Schmitz D (1999): Tomographic Methods for the Analysis of

Flow pat tern s in Steady and Transient Flow, in Proceedings oj the Second

International Symposium on Two-Phase flow Modelling and Experimentation,

Rome, IT AL Y, 23-26 May, pp.29-42

[6] Yates JG and Simons SJR (1994) Experimenta1 metbods in fluidization

researcb, Int. J Multiphase Flow, 20, pp 297-330

[7] G1adden LF (1993) Nuclear magnetic resonance in cbemical engineering:

principles and applications, Chemical Engineering Science, 49, pp 3339-3408

[8] Brown GJ, Reilly D, Mills D (1996) Development of an ultrasonic

tomograpby system for application in pneumatic conveying, Meas. Sci. Technol.,

7, pp 396-405

[9] Rahim RA, Green RG, Horbury N, Dickin FJ, Naylor BD and Pridmore TP

(1996): Furtber development of a tomographic imaging system using optical

fibres for pneumatic conveyors, Meas. Sci. Technol., 7, pp 419-422

[10] Green RG, Rabim RA, Evans K, Dickin FJ, Naylor BD and Pridmore TP

(1998): Concentration profiles in a gravity cbute conveyor by optical tomograpby

measurement, Powder Technology, 95(1), pp 49-54 .

[11] Ucbiyama H, Nakajima M and Yuta S (1985): Measurement of flame

temperature distribution by IR emission computed tomograpby, Appl. Opt., 24, pp

4111-4116

[12] Morse TD and Ba11ou CO (1951): Tbe uniformity of fluidisation, its

measurement and use, Chem. Eng. Prog., 47,199-211

! 48

[13] Geldart D and Kelsley JR (1972): Tbe use of capacitance probes in gas

fluidised beds. Powder Technol. , 6, 45-50

[14] Hage B and Wertber J (1997): Tbe guarded capacitance probe -a tool for tbe

measurement of solids flow pattems in laboratory and industrial fluidised bed

combustors. Powder Technol., 93, 235-245

[15] Abouelwafa MSA and Kenda11 EJM (1979): Analysis and design of belical

capacitance sensors for volume fraction determination, Rev. Sci. Instrum. 50 (7),

872-8

[16] Dykesteen E, Hallanger A, Hammer E, Samn.oy E, Tbom R (1985) Non-

intrusive tbree- component ratio measurement using an impedance sensor, J Phys.

E: Sci. Instrum. 18, pp.540-544

[ 17] Strizzolo CN and Converti J ( 1993) Capacitance sensors for measurement

of pbase volume fraction in two-pbase pipelines, IEEE Trans. Instr. and Meas. 42

(3), pp. 726- 729

[18] Huang XM, Dyakowski T, Plskowski A and Beck MS (1988): A

tomograpbic flow imaging system based on capacitance measuring tecbniques, in

Proceedings of the 1h International Conference on Pattern Recognition, Rome,

9-13 November, Rome, Italy, pp.32-36

[19] Huang XM, Plskowski A, Xie CG and Beck MS (1989): Tomograpbic

imaging oftwo- component flow using capacitance sensors, J. Phys. E: Sci.

Instrum. , 22(3 ), 173-177

[20] Yang WQ, Gamio JC and Beck MS (1997): A fast iterative image

reconstruction algoritbm for capacitance tomograpby, in Sensors and their

Applications VI/I (Eds. A. T. Augousti and M.N. White), IOP Publisbed Ltd, pp.

47-52

Strony internetowe WWW:

http://clubelec.enserg.fr/telechargement/Datasheets/Digital/74%20serie opis

ukadw serii 74...

www.onsemi.com/pub/Collateral/ - opis ukadw serii LM

! 49

http://clubelec.enserg.fr/telechargement/datasheets/digital/74%2520serie