Κατασκευή συστήματος ανίχνευσης σημάτων ακουστικής εκπομπής σε μικροϋπολογιστικό σύστημα χαμηλού κόστους

Thumbnail Image
Date
2013-02-01
Authors
Σιαηλή Μπακούρη, Δήμητρα
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η εξέλιξη των ενσωματωμένων συστημάτων οδήγησε στη δημιουργία μικροϋπολογιστικών συστημάτων χαμηλού κόστους τα οποία είναι ικανά να καταγράφουν, να αποθηκεύουν και να επεξεργάζονται σήματα Ακουστικής Εκπομπής. Η μέθοδος Ακουστικής Εκπομπής είναι μία από τις μεθόδους Μη Καταστροφικού Ελέγχου με την οποία μπορεί να ελεγχθεί η κατάσταση ενός αντικειµένου, ενός υλικού ή ενός συστήµατος χωρίς να βλάπτεται η κατασκευαστική του αρτιότητα και η µελλοντική του χρησιµότητα και χωρίς να πραγµατοποιείται διακοπή ή βλάβη της δυνατότητας παροχής υπηρεσιών τους. Όταν σε οποιοδήποτε υλικό δηµιουργούνται µηχανικές ταλαντώσεις, χωρίς εξωτερική διέγερση, λόγω αστοχίας του υλικού, το παραγόµενο κύµα τάσης διαδίδεται και είναι δυνατόν να ανιχνευτεί µέσω της χρήσης κατάλληλων αισθητήρων. Το κύµα στον αισθητήρα µετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήµα, το οποίο ψηφιοποιείται και οδηγείται σε κατάλληλα διαµορφωµένο σύστηµα καταγραφής και ανάλυσης δεδοµένων. Η μαθηματική επεξεργασία του σήματος αυτόυ προκειμένου να μετρηθεί, να φιλτραριστεί, να ψηφιοποιηθεί και να μπορούν να παραχθούν συμπεράσματα για την κατάσταση του υλικού, τη φύση και τη θέση της ενδεχόμενης βλαβης λέγεται Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος. Οι αλγόριθμοι για την ψηφιακή επεξεργασία των σημάτων τρέχουν σε ενσωματωμένα συστήματα, όπως ο μικροελεγκτής ADuC 7020 με τον οποίο πραγματοποίθηκε η παρούσα διπλωματική εργασία. Ο κατάλληλος προγραμματισμός του μικροελεγκτή για τη συγκεκριμένη λειτουργία είναι το κύριο κομμάτι που μας απασχόλησε. Η εν λόγω εργασία χωρίζεται σε 4 κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο περιλαμβάνει μία γενική επισκόπηση των μεθόδων μη καταστροφικού ελέγχου και μία πιο αναλυτική περιγραφή της μεθόδου της Ακουστικής Εκπομής, του συστήματος καταγραφής τέτοιων δεδομένων και των σήµατα Ακουστικής Εκποµπής. Το δεύτερο κεφάλαιο αποσαφηνίζονται οι βασικές έννοιες των μικροεπεξεργαστών, των μικροϋπολογιστών, των μικροελεγκτών και των Ενσωματωμένων Συστήμάτων. Επίσης γίνεται μία βασική περιγραφή του υλικού πού χρησιμοποιήθηκε για την εκπόνηση της εργασίας: της οικογένειας μικροεπεξεργαστών ARΜ και του ARM7TDMI, της οικογένεια μικροελεγκτών ADuC702X και του ADuC7020 και της αναπτυξιακή συσκευή της Olimex για τον Aduc7020 της ADUC-MT7020. Επιπλέον, γίνεται και ανάλυση των στοιχειωδών χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος μVision της Keil που μας επιτρέπει να προγραμματίσουμε το υλικό μας, αλλά και να κάνουμε προσομοιώσεις χωρίς το υλικό και τα προβλήματα του πραγματικού κόσμου. Το τρίτο κεφάλαιο αφορά την Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος και ότι αυτή περιλαμβάνει, δηλαδή την αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή, την επεξεργασία με ψηφιακά φίλτρα, την επεξεργασία στο πεδίο της συχνότητας, τους αντίστοιχους αλγόριθμους και τον αλγόριθμο GOERTZEL ο οποίος εν προκειμένω χρησιμοποιήθηκε. Το τέταρτο κεφάλαιο πραγματεύεται την επεξεργασία σημάτων με τον ADuC7020, τον προγραμματισμό του καθώς και τον προγραμματισμό των περιφερειακών του. Δίνονται παραδείγματα εφαρμογών με αλγόριθμους κατάλληλους για την μέθοδο της ακουστικής εκπομπής μαζί με τα αντίστοιχα αποτελέσματα πειραματικών μετρήσεων σε υλικό και στον προσομοιωτή και τα αντίστοιχα συμπεράσματα. Τέλος δίνονται ολόκληρα τα προγράμματα των εφαρμογών στο παράρτημα. Σημειώνουμε εδώ πως ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή και των περιφερειακών του έγινε σε γλώσσα προγραμματισμού C.
Description
Keywords
Ακουστική εκπομπή, Μικροελεγκτές
Citation