Μελέτη αισθητηρίου που λειτουργεί με την αρχή ανέπαφης ανίχνευσης και καταγραφής δεδομένων: Χαρακτηρισμός ευαισθησίας ανίχνευσης και βαθμονόμηση
An innovative device operating on the contact-less sensing and data acquisition principle: calibration and measurement sensitivity to noise
Λέξεις-κλειδιά
Μαγνητοελαστικά ; Μαγνητοελαστικότητα ; Αισθητήριο ; Ανέπαφη ανίχνευση ; Βαθμονόμηση ; Ψηφιακή επεξεργασία σήματοςΠερίληψη
Αντικείμενο της εργασίας αποτελεί ο χαρακτηρισμός ευαισθησίας ανίχνευσης και η βαθμονόμηση ενός αισθητηρίου που λειτουργεί με ανέπαφα σύμφωνα με την μαγνητοελαστική αρχή, αναφορικά με την ανίχνευση των μεταβαλλόμενων συνθηκών διέγερσης στις οποίες υποβάλλεται μια δοκό προβόλου. Η πειραματική διάταξη αποτελείται από την δοκό προβόλου, κατασκευασμένη από σύνθετα υλικά, έναν μικρό διεγέρτη που συνδέεται στο ελεύθερο άκρο της δοκού και μία παλμογεννήτρια που παρέχει σε αυτόν μια διέγερση με επιλεγμένα χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιείται διαφορετική συχνότητα διέγερσης για κάθε ξεχωριστό προφίλ διέγερσης. Ένα φιλμ μαγνητοελαστικού υλικού τοποθετημένο πάνω στην δοκό και ένα πηνίο τοποθετημένο σε μικρή απόσταση από πάνω της αποτελούν την διάταξη ανίχνευσης , η οποία δέχεται τις φορτίσεις της δοκού και τις μετατρέπει σε τάση. Αυτά τα σήματα καταγράφονται με την χρήση ενός παλμογράφου. Η πειραματική διάταξη έχει σχεδιαστεί με γνώμονα την σχεδίαση αποδοτικής διαχείρισης των διαθέσιμων πόρων, αφού η επιτυχής ανίχνευση των διαφορετικών προφίλ διέγερσης βασίζεται σε συμβατικό εξοπλισμό. Τα καταγεγραμμένα δεδομένα υπόκεινται σε επεξεργασία με την χρήση τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας σήματος, με σκοπό να παρατηρηθούν τα ξεχωριστά χαρακτηριστικά που παρουσιάζουν σήματα που προέρχονται από διαφορετικά προφίλ διέγερσης. Αυτές οι διαφορές εκφράζονται με την μορφή αλλαγών στο φασματικό περιεχόμενο (μετατοπίσεις στην συχνότητα) των σημάτων. Αυτή η διατριβή πρωτοτυπεί στο γεγονός ότι γίνεται απόπειρα να επεκταθούν τα ευρήματα προηγούμενων μελετών που αφορούν την ικανότητα ανίχνευσης του αισθητηρίου με την χρήση μεθόδων στατιστικής ανάλυσης στα δεδομένα. Με τα αποτελέσματα αυτής της ανάλυσης είναι δυνατή η χαρτογράφηση της λειτουργίας του αισθητηρίου για διαφορετικές συχνότητες διέγερσης. Αποδεικνύεται ότι το αισθητήριο μπορεί να ανιχνεύσει διαφορετικά προφίλ με συχνότητες διέγερσης σε ένα εύρος έως 145 Hz.
Περίληψη
The subject of the current thesis is the sensitivity characterization and calibration of a sensor operating in a contactless manner based on the magnetoelastic principle. The sensor is fixed on a cantilever beam, which is subjected to varying excitation conditions. The experimental setup consists of a composite beam fixed in a cantilever arrangement, a compact exciter connected to the beam’s clamp-free end, which provides an excitation profile as set by a waveform generator. Different excitation frequencies are used for each distinct mode. A magnetoelastic film which is fixed upon the beam and a coil suspended above it form the sensing setup, which receives the beam’s various excitation modes and transforms them into voltage. These signals are recorded using an oscilloscope. The design of the experimental setup is cost-efficient, since the successful detection of the altered modes relies on the use of conventional equipment. The acquired data are then processed using digital signal processing techniques, in order to pick up distinct features of the signals originating from different modes. These features show up as changes in the spectral content (frequency shifts) of the signals. The novelty of this study is the use of statistical analysis methods for extending past findings concerning the sensing ability of the setup. Through the statistical evaluation of the data, a mapping of the sensing characteristics of the setup as a function of various excitation modes, is proposed. It is demonstrated that the sensor successfully detects modes of various excitation frequencies up to 145 Hz.
Αριθμός σελίδων
88Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και ΠαραγωγήςΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές