Ανάπτυξη αισθητηρίου που λειτουργεί με την αρχή ανέπαφης ανίχνευσης και καταγραφής δεδομένων: Διερεύνηση μορφών (προφίλ) διέγερσης

Abstract

Η παρούσα διατριβή έχει ως σκοπό την ανάπτυξη ενός αισθητηρίου που βασίζεται στην αρχή της ανέπαφης ανίχνευσης και καταγραφής δεδομένων. Το αισθητήριο αυτό έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί χωρίς φυσική επαφή με το αντικείμενο μέτρησης. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη διερεύνηση διαφορετικών μορφών ή προφίλ διέγερσης, με στόχο να κατανοηθούν οι επιδράσεις αυτών στην απόδοση και την αποτελεσματικότητα του αισθητηρίου. Αρχικά περιγράφεται η διάταξη του πειράματος και τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την δόμηση του, επεξηγώντας την διαδικασία κατασκευής. Η διάταξη αποτελείται από μια δοκό προβόλου με ένα μαγνητοελαστικό φιλμ να είναι ενσωματωμένο πάνω της. Ενεργό στοιχείο της διέγερσης αποτελεί ένας κινητήρας δόνησης που ενεργοποιείται από τον μικροελεχγτή του Arduino. Ο συγκεκριμένος κινητήρας δόνησης είναι τύπου νομίσματος και προσκολλάται στην ελεύθερη άκρη της δοκού. Ωστόσο τα σήματα διέγερσης του κινητήρα διαμορφώνονται καταλλήλως με την χρήση απλών κυκλωμάτων εξετάζοντας τα σε έναν παλμογράφο. Ύστερα ακολουθεί η καταγραφή των σημάτων τάσης με την χρήση του παλμογράφου που προκύπτουν από τα τυλίγματα ενός πηνίου λήψης το όποιο βρίσκεται σε μια μικρή απόσταση πάνω από το φιλμ. Καθώς ληφθούν οι απαραίτητες μετρήσεις για όλα τα προφίλ διέγερσης ακολουθεί η αναπαράσταση των δεδομένων στο πεδίο της συχνότητας για την μετέπειτα ανάλυση τους. Στην συνέχεια πραγματοποιείται η σύγκριση των προφίλ διέγερσης ώστε να διαπιστωθεί ποιο από αυτά παρέχει την καλύτερη απόδοση. Τέλος πραγματοποιούνται δοκιμές όπου τοποθετούνται φορτία σε διάφορες θέσεις κατά μήκος της δοκού, τόσο για το καλύτερο όσο και για το χειρότερο προφίλ διέγερσης. Οι δοκιμές αυτές επιτρέπουν την αξιολόγηση της συμπεριφοράς του αισθητηρίου υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτισης. Οι μετρήσεις που λαμβάνονται από τις διαφορετικές θέσεις φορτίων αναλύονται με τη χρήση στατιστικών μεθόδων, προκειμένου να εξεταστούν οι αποκλίσεις στην ευαισθησία και την ακρίβεια του αισθητηρίου. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται για να επιβεβαιωθεί η υπεροχή του καλύτερου προφίλ διέγερσης και να εντοπιστούν οι παράγοντες που επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση του αισθητηρίου στο χειρότερο προφίλ.