Upload
faradars
View
281
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
:مدرس
مقداد خزایی
دانشجوی دکتری مکانیک بیوسیستم
دانشگاه تربیت مدرس
فرادرسپردازش سیگنال و کاربردهای آن برای مهندسین مکانیک
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403اندازه گیری ارتعاشات
حسگرهای ارتعاشی-2
شاخص های ارتعاشی-1
جهت های ارتعاشی-3
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
ارتعاشات یک نقطه مفروض
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm94031-شاخص های ارتعاشی
:جابجایی ارتعاشات.عبارت است از میزان انحراف یک نقطه از حالت سکون اولیه خود
:سرعت ارتعاشات.عبارت است از میزان سرعت حرکت یک نقطه نسبت به نقطه ثابت خود در حالت سکون
:شتاب ارتعاشاتعبارت است از میزان شتاب حرکت یک نقطه نسبت به نقطه اولیه خود در حالت سکون
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403اندازه گیری سیگنال های ارتعاشی
:سه نوع حسگر اصلی ارتعاشات
(جابجایی سنج)حسگر فاصله سنج -1
Displacement sensors
حسگر سرعت سنج-2
velocity meter sensors
حسگر شتاب سنج-3
Accelerometer sensors5
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
(جابجایی سنج)حسگر فاصله سنج -1
Displacement sensors
گیردمیاندازهرالختمرجعیکبهنسبتسطحجابجایی.
دارندراتماسیغیروتماسیگیریاندازهامکان
نمودتولیدبازراارتعاشاتشتابوسرعتهایسیگنالتوانمیگیریمشتقطریقاز.
استترارزاندیگرحسگرنوعدواز.
برخوردارندکمترینسبتادقتازسنجسرعتوسنجشتابحسگرهاینسبت.
انس طبیعت سامانه های مکانیکی این است که جابجایی های محسوس در فرک.های پایین رخ می دهند و قابل اندازه گیری هستند
6
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
حسگر فاصله سنج لیزری7
حسگر فاصله سنج القایی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
8
ویژگی های حسگر فاصله سنج القایی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
مشخصات حسگر فاصله سنج لیزری 9
:wenglorنام و مدل دستگاه
YP06MGVL80
مترمیلی20گیریگستره اندازهمیکرومتر5گیریدقت اندازه
نانومتر660طول موج لیزرنور لیزر قرمزمنبع نور
میلی متر0.5قطر شعاع نورهرتز5000بردارینرخ داده
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
حسگر سرعت سنج-2
Velocity meter sensor
کنندمیگیریاندزهراارتعاشاتسرعت
باشندتماسدرسوژهباباید
هستندسنجشتابحسگرهایازارزانتر
حسگر سرعت سنج ارتعاشات، مدلVMI - 102
10
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
– VMIحسگر سرعت سنج ارتعاشات مدل Easy viberو سامانه داده برداری 102 11
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm94033- شتاب سنجحسگر
Accelerometer sensor
گیرندمیاندازهراارتعاشاتشتاب
دارندسنجارتعاشحسگرهایسایرمیاندرراحساسیتودقتبیشترین
تیافدستنیزسوژهارتعاشاتجابجاییوسرعتبهتوانمیگیریانتگرالطریقاز
باالفرکانسباهایسامانهبرایمناسب
هستندگرانتردیگرحسگرنوعدواز.
12
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
ریکدو نوع حسگر شتاب سنج از نوع پیزوالکت13
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
14
ویژگی ها جشتاب سننوع
(gتا صدها )بسیار وسیع در اندازه گیری شتاب محدودهرابطه معکوس بین گستره و حساسیت MEMS
گستره فرکانسی باالدقت و حساسیت زیاد
(رامیک هاکوارتز و برخی س)پیزوالکتریک ساخته شده از بلور موادبدون نیاز به باتری
پیزو الکتریکی
تغییر کرنش یک تیر بر اثر ارتعاشاتمناسب برای اندازه گیری شوک ها و گذارهای طوالنی
قابلیت اندازه گیری شتاب ثابت و صفرپیزومقاومتی
تغییرات ظرفیت خازن بر اثر ارتعاشاتپایش(و رطوبتدما)مقاوم بودن نسبت به شرایط محیطی تاثیرپذیری کم از نوفه
برای اندازه گیری شتاب در حالت پایدارمناسب
خازنی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403از کدام حسگر استفاده کنیم؟
X A.sin( t )
22
2
d x dVa A .sin( t )
dt dt
VX
V V
a V *
V= 𝐴.𝑤. cos 𝑤𝑡
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
رابطه دامنه و فرکانس در انواع شاخص های ارتعاشی16
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
سطح ارتعاش برای انواع حسگرهای ارتعاشی بر حسب فرکانس17
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
انسنسبت سیگنال به نویز برای انواع سیگنال های ارتعاشی بر حسب فرک18
استاندارد 10816
تت مجاز تجهیزا
ن ارتعاشاتعیی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403 قراردادی در ارتعاشاتجهت های
دوارشفتیاقطعهمحوربرعمودراستایدروزمینباموازیجهت:افقی
دوارشفتیاقطعهمحوربرعمودوزمینمحوربرعمودجهت:عموی
دوارشفتیاقطعهاصلیمحورباباموازیجهت:محوری
پیچیاجوشبا:دائمی
(یصنعتکاربردهایدرروشترینرایج)رباییآهنخاصیتازاستفادهبا:مغناطیسی
دستیامخصوصهایچسببا:دستی
نحوه نصب حسگرهای ارتعاشی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403جهت عمودی
فرادرسجهت محوری
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
جهت افقی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403جهت ارتعاشات ناشی از عیوب مختلف
توضیح محوری عمودی افقی نوع عیب
بر جهت جهت عمودیمحوری ترجیح دارد NO NO YES آنباالنسی
محوری ترجیح داردجهت YES YES NO عدم هم محوری
جهت عمودی ترجیح دارد NO YES YES ترک و نقص ساختاری
:باشد( موازی با زمین)افقی جهت سوژه اگر
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
توضیح محوری عمودی افقی نوع عیب
بر جهت جهت عمودیمحوری ترجیح دارد NO NO YES آنباالنسی
محوری ترجیح داردجهت NO YES NO عدم هم محوری
خاصی وجود نداردترجیح NO NO YES ترک و نقص ساختاری
:بر زمین باشدجهت سوژه عمود اگر
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403اندازه گیری صدا
محیطتمامردانتشارقابلاگرچهاند؛شدهمنتشرهوادرکههستندمکانیکیامواجازشکلیصداامواج.باشدمینیزمادیهای
رافرکانسمحدودهاینازخارجامواج.است20000تا16بینانسانبرایدرکقابلمحدوده.نامندمیفراصوتوفروصوت
:شوندمیاستفادههاکمیتازگروهدوصداگیریاندازهوبیانبرای.استصدافشاروشدت،توانشاملکهفیزیکیهایکمیتاولگروه.استاییشنوآستانهازترازیصورتبههاویژگیهمانبیانگرکهلگاریتمیهایکمیتدومگروه
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
میکروفن:جملهازاند؛شدهساختهوطراحیمختلفانواعدراستفادهمختلفموارددلیلبههامیکروفن.صداسطحایگیرهاندازهوفیبرنوری،لیزر،الکتریک،پیزوریبون،کربن،الکتره،خازنی،دینامیک،
وصنعتیهایکاربردبرخیدر.شوندمیاستفادهبیشترخازنیوپویاهایمیکروفنصداکاربردهایدرگیرهایاندازهاز...ونویزکاهشمیزانیاوسالمتیبرمحیطصدایشدتتاثیربررسیمانندتحقیقاتی
نظردمنیزموجرفتارصدا،شدتبرعالوهکهآنجاازحاضرتحقیقدراماشودمیاستفادهصداسطح.گیردنمیقراراستفادهمورداست
میکروفن ها
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
آننجوشصفحاتازیکیکهاستشدهتشکیلخازنیکازمیکروفناین:خازنیمیکروفنباعثتواندمیآنبرواردصوتفشار.کندمیپیدامکانتغییرفشاریاکششتحتکهاستدیافراگمی
شخصاتمتغییرباعثامراینودهدتغییرراخازنیظرفیتوشدهجوشنصفحهدویفاصلهتغییروهوارطوبتبهولیبودهمقاومحرارتوفشاربرابردرمیکروفننوعاین.شودمیمدارشدهتعریف.باشدمیحساسشدیدهایصدای
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
گرفتهقراریسیمغناطمیدانیکدرکهبوبینیکازمیکروفننوعاینساختمان:دینامیکیمیکروفناینوگردیدهمدیافراگحرکتوابجاییباعثصدافشار.استشدهتشکیلبوبینبهمتصلدیافراگمو
درجهبهایینیپحساسیتدینامیکهایمیکروفن.گرددمیمدارشدهتعریفجریاندرتغییرباعثحرکت فرادرس.داردشدیدصداهایوحرارت
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
مینشانراصدامختلفهایفرکانسبهمیکروفنواکنشنحوهویژگی،این:فرکانسیپاسخوتهیافکاهشفرکانسآنصدایشدتباشد،کمترخاصفرکانسیکبرایآنمقدارهرچه.دهد
.کندمیپیداافزایشداراست،رابیشتریفرکانسیپاسخمقدارکهفرکانسیصدایشدتبرعکس،درامااستاهفرکانستمامبرایمسطحکامالنموداریکفرکانسیپاسخنموداربرایمطلوبحالت.نیستندحمسطکامالنمودارداراینیزهامیکروفنبهترینونیستپذیرامکانچیزیچنینعمل
.باشدمسطححدودیتافرکانسیپاسخنمودارنیاز،موردیبازهدراستبهتربنابراین
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
ن مختی دو میکروف
سخ فرکان
پاسف
ل
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
بهختلفمهایجهتازکهصداهاییکهکندمیمشخصمیکروفنیکقطبیالگوی:قطبیالگویکهدارندمختلفیانواعزمینهایندرهامیکروفن.گردندمیذخیرهشدتیچهبارسندمیمیکروفن
فرادرس.شوندمیاستفادهمختلفموارددرهرکدام
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
انواع میکروفن از دیدگاه نمودار قطبی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
انواع میکروفن از دیدگاه نمودار قطبی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
شوند،میپردازشوذخیره(باینری)دودوییصورتبههادادهتمامیرایانهدر:پذیریتفکیکاعشاریعددیکمعموالکهسیگنالازشدهخواندهمقدار.استبیتپذیریتفکیکواحدبنابراین
صحیحعددنترینزدیکبنابراینگرددذخیرهسپسوشدهتبدیلصحیحمقداربهبایستیاستصحیحعدادااینتعدادپذیریتفکیک.شودمیگرفتهنظردرمقدارعنوانبهواقعیمقداربهموجود
شدهخواندهمقداربهشدهذخیرهمقدارباشدبیشتراعداداینیبازههرچهبنابراین.کندمیمعینرااستفادهبیت24و16پذیریتفکیکمقداردومعمولطوربهصدامبحثدر.بودخواهدترنزدیک
.استایحرفهضبطدربیت24وعادیمصارفبرایبیت16کهشودمی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403برصداگنالسیسطحترینپایینوزمینهپسنویزمتوسطسطحمیاناختالفبه
پذیریکیکتفدرافزایشبیتهر.شودمیگفتهنویزبهسیگنالبلدسیحسب.استنویزبهسیگنالنسبتدرافزایشبلدسی6معادل
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
انهرایدرپردازشمنظوربهکهاستآنالوگصورتبهمیکروفنتوسطشدهدریافتصدایموجبردرویبرهکصداکارتتوسطعمومیکاربردهایدرفراینداین.گرددتبدیلدیجیتالبهبایستینوعوپردازشنحوهنظرازمعمولیصدایهایکارت.گیردمیانجاماستشدهنصبرایانهاصلی
عنوازهاخروجیوورودیکلیطوربهکارتهاایندر.دارندقرارمتوسطسطحدرهاخروجیوورودی.استاینچی1/8استریو
گافیک،کارتوهپردازندمانندرایانهالکترونیکیابزارهایسایربهصداهاکارتایننزدیکیبهتوجهبا.گذاردخواهندمنفیتاثیرآنعملکردبرالکتریکینویزهای
ماننددیجیتالاتصاالتباخارجیصداهایکارتازبایدمشکلاینحلبرایUSBوFireWire
, XLR , RCAنموداستفادهدیگرپیشرفتهکنترلرهایانواعبا.ازعبارتندصداسنجیکاربردهایدربرداریدادهرایجهایفرکانس:
کیلوهرتز192و96؛48؛44.1؛22.05
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
38
عدم نیاز به تماس با سوژه: مزیت اصلی آنالیز صدا
:وضعیتپایشویابیعیببرایمناسب
باالدمایباهایسوژه
آمیختههمدرارتعاشاتدارایهایسوژه
دارندارتعاشیمنبعچندینکههاییسوژه
استدشوارآنهارویارتعاشیحسگرنصبودسترسیکههاییسوژه
زندههایسوژه:دارندتوجهیقابلصدایولیندارندارتعاشکههاییسوژه
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
39
تاثیر شدید نوفه: معضل اصلی آنالیز صدا
:وضعیتپایشویابیعیببراینامناسب
دارندزیادیصداییمنابعکههاییسوژه
کنندمیکارپرنوفهوشلوغهایمحیطدرکههاییسوژه فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403(نشر آوایی)انتشارات صدا
Acoustic emissions
موقعیتوتشخیصبرایاکثراًکهشدهشناختهمخربغیرتستروشیکبعنوانصداانتشارات.رودمیکاربهآنهااجزایوبارتحتهایسازهدرعیوبیابی
هم چنینوبدهدتنشتحتهایسازهدرترکهامحلازجامعیاطالعاتمی تواندروشاینمیتند،هسشوندهتکراریاپیوستهتنشتحتکههاییسازهدرترکهاتوسعهمورددراطالعاتی
.کندارائهتواندناپیوستگییناگیرندمیقرارتنشتحتاینکهمحضبههستندهاییناپیوستگیدارایکهاجزایی
.شودمیآزادسازهدرتنشیباالیفرکانسامواجشکلدرانرژیاینکنندمیآزادخودازانرژیهاالکتریکینرژیابهسنسورهااینتوسطوشوندمیدریافتسنسورهاییبوسیلهنوسانهایاامواجاین
زمانبندیایمدارهتوسطوشدهتقویتالکترونیکیمدارهایبوسیلهولتاژهااینشوندمیتبدیل.می شوندتحلیلانتشاراتهایدادهبعنوان
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
افزایش انتشارات صدا فرادرسبر اثر بروز ترک
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
حسگرهای اندازه گیری فرادرسانتشارات صدا
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403فرآیند تحصیل داده های انتشارات صدا
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403نحوه تجزیه و تحلیل سیگنال های انتشارات صدا
سوژهتحریک
صداانتشاراتهایسیگنالدریافت
وطولپارامتردوگیریاندازه
آستانهازعبورتعداد
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403صداروش تحریک سامانه مکانیکی جهت بروز سیگنال های انتشارات
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403مثال های عملی از کاربرد انتشارات صدا
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403بررسی پایه پل ها
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403نمونه ای از سیگنال های انتشارات صدا
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرسآموزش کاربردهای پردازش سیگنال های صدا و ارتعاشات »
« متلبسامانه های مکانیکی و زیستی در در .تهیه شده است
.یدنمایلینک زیر مراجعه برای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به
faradars.org/fvspm9403
فرادرس
FaraDars.org