Phân tích các thuật toán bảng điện chính mô phỏng của khoa điện điện tử tìm hiểu hệ thống đo tiếng ồn dưới tàu thủy

1 LỜI CẢM ƠN Được phân công khoa Điện- Điện tử Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, đồng ý giảng viên hướng dẫn T.S Vương Đức Phúc, em thực đề tài: “ Phân tích thuật toán bảng điện mô Khoa Điện-Điện tử Tìm hiểu hệ thống đo tiếng ồn tàu thủy ” Để hoàn thành đề tài này, em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa tận tình giảng dạy suốt trình học tập nghiên cứu, rèn luyện trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vương Đức Phúc tận tình bảo em trình làm đồ án.Từ em củng cố lại kiến thức giảng dạy giảng đường sâu hệ thống học Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan: Những nội dung đồ án em thực hiện, hướng dẫn trực tiếp giảng viên T.S Vương Đức Phúc Mọi tham khảo dùng đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Sinh viên Phạm Ngọc Dương MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trong công công nghiệp hóa - đại hoá đất nước, ngành giao thông vận tải có vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Nó đem lại hiệu cao kinh tế cho đất nước, đặc biệt giao thông vận tải biển Nước ta với lợi có bờ biển dài tạo điều kiện thuận lợi cho ngành giao thông vận tải biển phát triển, tiền đề để ngành công nghiệp đóng tàu nước ta phát triển mạnh mẽ.Trong năm gần ngành công nghiệp tàu thuỷ đóng tàu cỡ lớn,đủ loại: tàu dầu, tàu hàng rời mang tầm cỡ quốc tế thu hút ý bạn bè giới Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam với đội ngũ giảng viên giỏi chuyên môn giàu kinh nghiệm giảng dạy, nơi đào tạo nên kỹ sư có tay nghề trình độ chuyên môn cao, đảm bảo đáp ứng yêu cầu khai thác công việc tàu nhà máy đóng sửa chữa tàu biển Xuất phát từ yêu cầu cần thiết phải nghiên cứu hệ thống tàu nhằm nâng cao chất lượng, độ xác, độ tin cậy việc vận hành, khai thác, ban chủ nhiệm khoa Điện - Điện Tử giao cho em đồ án: “Phân tích thuật toán bảng điện mô Khoa Điện-Điện tử Tìm hiểu hệ thống đo tiếng ồn tàu thủy” Đồ án tốt nghiệp em gồm chương: Chương I: Phân tích thuật toán bảng điện mô Khoa Điện-Điện tử Chương II: Tìm hiểu hệ thống đo tiếng ồn tàu thủy Bằng cố gắng nỗ lực bạn thân giúp đỡ tận tình, chu đáo giảng viên hướng dẫn T.S VƯƠNG ĐỨC PHÚC, em hoàn thành đồ án thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn trình độ hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý chân thành thầy cô giáo khoa bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Chương I : Phân tích thuật toán điều khiển bảng điện mô khoa Điện-Điện tử Giới thiệu bảng điện mô Khoa Điện-Điện tử 1.1 Mục đích, yêu cầu hệ thống Bảng điện nơi tập chung lượng từ máy phát từ phân phối đến bảng điện phụ phụ tải Bảng điện phải đáp ứng yêu cầu sau: + Độ tin cậy bảng phân phối điện + Tính động hệ thống: Khi có cố phải đảm bảo nhanh chóng khác phục, cho phép kiểm tra tháo lắp dễ dàng + Vận hành sử dụng thuận tiện: Sơ đồ phải đơn giản, cấu tạo hoàn chỉnh, có độ tin cậy cao để thời gian sửa chữa nhanh tăng cường thời gian vận hành, áp dụng điều khiển từ xa tập chung + Tính kinh tế vận tải khai thác: Có thể dung nguồn điện bờ tàu dừng cảng sử dụng máy phát đồng trục tàu hành trình biển Thiết bị bảng điện tàu thủy phân chia theo chức năng: Thiết bị phân phối lượng điện, bảng điện chung gian, bảng điện phụ, bảng điện cố Thiết bị bảng điện chế tạo có bảo vệ để khả tiếp xúc với phần có điện áp Bảng điện chia panel, panel cho máy phát, panel cho tải động lực, panel cho ánh sáng Trong panel cho máy phát điện đặt khí cụ, thiết bị bảo vệ, thiết bị đo lường điều khiển Trong panel phân phối lượng lắp đặt thiết bị đóng ngắt, thiết bị bảo vệ lưới điện phụ tải aptomat bảo vệ tải Panel điều khiển đặt panel máy phát, panel đặt thiết bị điều khiển hòa đồng bộ, thiết bị kiểm tra điện trở cách điện, aptomat lấy điện bờ 1.2 Các thông số kỹ thuật Thông số máy phát Hãng sản xuất : TAIYO ELECTRIC CO.LTD Điện áp định mức : Uđm= 450V Dòng điện định mức: Iđm=5.41A Công suất : Pđm=3.4KW,Sđm=4.22 KVA Tần số : f=60HZ Hệ số công suất ( cos ᵠ): 0,8 Số pha : pha Cấp cách điện :F Thông số Tua bin lai máy phát Hãng sản xuất : TAIYO ELECTRIC CO.LTD Điện áp định mức : Uđm=450V Dòng điện định mức : Iđm=6.02A Công suất : Pđm= 3.8 KW,Sđm= 4.69 KVA Tần số : f=60HZ Hệ số công suất (cos ᵠ) : 0,8 Số pha : pha Cấp cách điện :F 1.3 Bảng điện mô Khoa Điện - Điện tử cấu tạo thiết kế chia thành panel: Panel máy phát số (No.1 GEN PANEL) Panel máy phát số (No.2 GEN PANEL) Panel Tua bin lai máy phát (TURBO GEN PANEL) Panel cấp nguồn 440V (440V FEED PANEL) Panel Diezel lai máy phát (No.1 GEN CONTROL PANEL) Panel Diezel lai máy phát (No.2 GEN CONTROL PANEL) Panel điều khiển Tua bin lai máy phát (TURBO GEN CONTROL PANEL) *Mặt hệ thống A11, A21 A31 : Ampe kế đo dòng điện xoay chiều máy phát 1,2 : Ampe kế đo dòng điện xoay chiều máy phát lai tuabin W11,W21,W31 : Wat kế đo công suất máy phát V11,V21,V31 : Vôn kế đo điện áp xoay chiều máy phát FM11, FM21, FM31 : Đồng hồ đo tần số máy phát MΩ : Mêgaôm kế đo điện trở điện tải F4-1 đến F4-16 : Các phụ tải SL11, SL21, SL31 : Đèn báo máy phát chạy SL12, SL22, SL32 : Đèn báo ACB máy phát dừng SL13, SL23, SL33 : Đèn báo ACB máy phát mở 3-106, 3-206 : Đèn báo máy chính1, hoạt động 3-105, 3-205 : Đèn báo máy 1, dừng 3-306 : Đèn báo tua bin lai máy phát hoạt động 3-305 : Đèn báo tua bin lai máy phát dừng 3R-128,3R-228,3R-328 : RESET lại hệ thống Thuật toán điều khiển tay 2.1 Khởi động máy phát Ban đầu mạch điều khiển cấp nguồn chiều 24V (đèn báo có nguồn 24V đèn báo ACB mở sáng), điều kiện khóa liên động trình khởi động trạng thái bình thường, ta khởi động máy phát cách ấn nút khởi động máy phát Panel điều khiển máy phát, máy phát khởi động hệ thống tiến hành kiểm tra tốc độ máy phát, tốc độ máy phát thấp không đạt yêu cầu dừng trình khởi động lại (đèn báo máy phát khởi động lỗi sáng, hình LCD báo máy khởi động lỗi), tốc độ máy phát đạt yêu cầu máy phát khởi động thành công (đèn báo máy phát chạy sáng) Bây hình LCD hiển thị cho người vận hành lựa chọn chế độ điều khiển, ta chọn chế độ điều khiển tay, hệ thống tự động kiểm tra điện áp lưới Nếu điện áp ta tiến hành đóng ACB, trước điều kiện khóa liên động ACB phải trạng thái bình thường, sau ACB đóng (đèn báo ACB đóng sáng đèn báo ACB mở tắt) ta chọn chế độ điều khiển nguồn tay hiển thị hình LCD, sau ta tiến hành điều chỉnh tần số máy phát tay mục đích đưa tần số máy phát ổn định với tần số làm việc Kết thúc trình khởi động 2.2 Hòa đồng Ban đầu mạch điều khiển cấp nguồn chiều 24V (đèn báo có nguồn 24V đèn báo ACB mở sáng), điều kiện tín hiệu khóa lẫn trình khởi động trạng thái bình thường, ta khởi động máy phát cách ấn nút khởi động máy phát Panel điều khiển máy phát, máy phát khởi động hệ thống tiến hành kiểm tra tốc độ máy phát, tốc độ máy phát thấp không đạt yêu cầu dừng trình khởi động lại (đèn báo máy phát khởi động lỗi sáng, hình LCD & PC báo máy khởi động lỗi), tốc độ máy phát đạt yêu cầu máy phát khởi động thành công (đèn báo máy phát chạy sáng) Bây hình LCD hiển thị cho người vận hành lựa chọn chế độ điều khiển, ta chọn chế độ điều khiển tay, hệ thống tự động kiểm tra điện áp lưới, lưới có điện áp ta tiến hành bật chế độ hòa đồng hình LCD, trước điều kiện tín hiệu khóa lẫn ACB phải trạng thái bình thường, lúc hệ thống hòa đồng phương pháp đèn quay hoạt động, người vận hành tiến hành quan sát đèn quay chọn thời điểm hòa đồng cách xác (trạng thái đèn quay chiều kim đồng hồ vị trí đèn sáng hướng 11 ta tiến hành đóng ACB) Sau đủ điều kiện hòa đồng máy phát ta tiến hành đóng ACB (đèn báo ACB mở tắt, đèn báo ACB đóng sáng), chọn điều khiển nguồn tay hình LCD, ta tiến hành phân chia tải điều chỉnh tần số, đảm bảo nguồn cấp máy phát công tác song song sau hòa Quá trình hòa đồng tay kết thúc   - Điều kiện tín hiệu khóa lẫn ACB bình thường ACB thay đổi trạng thái bất thường reset ACB lỗi không đóng reset Hệ thống không kết nối điện bờ Điều kiện tín hiệu khóa lẫn trình khởi động bình thường Vị trí điều khiển vị trí “REMOTE ” Tay điều khiển vị trí “ RUN ”  - Công tắc chuyển vị trí “ ON ” Máy phát xảy lỗi trước “ RESET ” Máy phát không chạy Không có tín hiệu dừng Reset hệ thống DIEZEL trở trạng thái bình thường Điều kiện cho chế độ ST-BY bình thường ACB thay đổi trạng thái bất thường reset ACB không đóng reset Hệ thống PLC hoạt động không bình thường reset 2.3 Dừng chạy song song máy phát Ban đầu nguồn cấp máy phát công tác song song (đèn báo máy phát chạy đèn báo ACB đóng sáng), hình LCD ta chọn chế độ vận hành điều khiển nguồn tay Ta tiến hành phân chia tải điều chỉnh tần số máy phát (máy phát tiếp tục công tác tăng dần tần số để nhận thêm tải, máy phát giảm tần số mục đích ngắt dần tải ra), tới máy phát cần dừng nhận khoảng 5% tải toàn hệ thống tiến hành điều khiển mở ACB, lúc máy phát nhận toàn tải ta điều chỉnh tần số máy phát, đảm bảo nguồn cấp máy phát Kết thúc trình 2.4 Dừng máy phát Ban đầu nguồn cấp máy phát công tác song song (đèn báo máy phát chạy đèn báo ACB đóng sáng), hình LCD ta chọn chế độ vận hành điều khiển nguồn tay Ta tiến hành phân chia tải điều chỉnh tần số máy phát (máy phát tiếp tục công tác tăng dần tần số để nhận thêm tải, máy phát giảm tần số mục đích ngắt dần tải ra), tới máy phát cần dừng nhận khoảng 5% tải toàn hệ thống tiến hành điều khiển mở ACB Sau ACB mở (đèn báo ACB đóng tắt, đèn báo ACB mở sáng), tiến hành nhấn nút dừng máy, máy dừng đèn báo máy chạy tắt kết thúc 10 Thuật toán hệ thống tự động điều khiển 3.1 Tự động khởi động máy phát Ban đầu cấp nguồn chiều 24V cho mạch điều khiển (đèn báo có nguồn 24V sáng, đèn báo ACB mở sáng), tín hiệu khóa lẫn trình khởi động bình thường, kết hợp tín hiệu khóa lẫn chế độ ST-BY bình thường, lúc ta chọn chế độ điều khiển tự động hiển thị hình LCD ấn nút khởi động cho máy phát chạy Máy phát tự động chạy với chế độ ST-BY, sau máy chạy hệ thống tiến hành kiểm tra tốc độ, tốc độ máy phát không đạt dừng trình, hình LCD báo khởi động lỗi đèn báo khởi động lỗi sáng, máy phát đạt tốc độ điều khiển ACB đóng Hệ thống tự động kiểm tra điều kiện điện áp lưới, sau 3s hình LCD báo ACB không đóng đèn báo lỗi hệ thống cần reset sáng, có điện áp tiếp tục kiểm tra điện áp lưới, đóng ACB kiểm tra điều kiện đóng ACB 1s mà ACB chưa đóng hình LCD báo ACB không đóng đèn báo lỗi hệ thống cần reset sáng, ACB đóng đèn báo ACB mở tắt, đèn báo ACB đóng sáng sau hình LCD hiển thị cho phép người vận hành lựa chọn phương thức điều khiển nguồn, chọn tự động hệ thống tự động điều chỉnh tần số, chọn tay điều chỉnh tần số tay, điều chỉnh tần số máy phát tới tần số công tác, đảm bảo nguồn cung cấp máy phát công tác song song Kết thúc trình 3.2 Tự động hòa máy phát lên lưới Ban đầu cấp nguồn chiều 24V cho mạch điều khiển (đèn báo có nguồn 24V sáng, đèn báo ACB mở sáng), tín hiệu khóa lẫn trình khởi động bình thường, kết hợp tín hiệu khóa lẫn chế độ ST-BY bình thường, lúc ta chọn chế độ điều khiển tự động hiển thị hình LCD ấn nút khởi động cho máy phát chạy Máy phát tự động chạy với chế độ ST-BY, sau máy chạy hệ thống tiến hành kiểm tra tốc độ, tốc độ máy phát không đạt dừng trình, hình LCD báo khởi động lỗi đèn báo khởi động lỗi sáng, máy phát đạt tốc độ điều khiển ACB đóng Hệ thống tự động kiểm tra điều 10 23 Trong thực tế, tông lớn, độ nhạy tai người khó phân biệt khác độ lớn mức thấp tần số 80 Hz tần số cao 4.000 HZ đến tai người Như vậy, mức độ tiếng ồn cao, độ nhạy âm lượng tai “bằng phẳng” Trong phát triển mức độ âm năm qua, nhà sản xuất xây dựng đường cong phản ứng khác ( xem Hình 2.2 ), đặt tên chúng trọng số A, B, C: Hình 2.2 Trọng số A Độ nhạy tần số tai người mức thấp Đây trọng số thường sử dụng nhiều nhất, dự đoán tốt nguy thiệt hại tai Về mức độ âm với trọng số A lọc nhiều tiếng ồn tần số thấp đo được, tương tự 23 24 phản ứng tai người Đo tiếng ồn thực với trọng số A định dBA Trọng số B Đo độ nhạy tần số tai người mức độ vừa phải , sử dụng khứ để dự đoán hiệu suất loa dàn âm nổi, không đo tiếng ồn công nghiệp Trọng số C Sau độ nhạy tần số tai người cấp độ tiếng ồn cao, trọng số C tương đối phẳng , bao gồm nhiều dải tần số thấp âm so với A B 2.3 Các phương trình toán học để tính toán độ ồn 2.3.1 Mức áp suất âm Tai người nghe thấy loạt áp lực âm Bởi điều này, mức áp suất âm (Lp) đo decibel (dB) thang logarit nén giá trị thành phạm vi quản lý Ngược lại, áp lực trực tiếp đo Pascals (Pa) Lp tính 10 lần logarit vuông tỉ số dao động áp lực tức thời (trên áp suất khí quyển) với áp lực tham chiếu: Lp = 10 × log10 (P / pref) Trong đó: - P áp suất âm tức thời, đơn vị Pa - pref mức áp suất tham chiếu Ví dụ: Tiếng ồn êm người niên khỏe mạnh nghe thấy 20 μPa.Nếu phần thiết bị có áp suất âm Pa, mức độ áp lực âm tính: Lp = 20 log 10 (2 / 0,00002) = 20 log10 (100.000) = 20 × 5,0 = 100 dB 24 25 2.3.2 Mức công suất âm Mức công suất âm (Lil Wayne) tương tự khái niệm công suất bóng đèn Trong thực tế, đo watt Lil Wayne(W) Không giống Lp, Lil Wayne không phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn tiếng ồn Mức công suất âm tính công thức sau: Lw = 10 × log10 (W / Wref) Trong đó: - W công suất âm thanh, đơn vị watt (W) - Wref = 10^-12 công suất âm tham chiếu Ví dụ: Mức công suất âm kết hợp với điển hình mặt-đối-mặt trò chuyện với công suất âm 0,00001 W, tính: Lw = 10 × log10 (0.00001 / 10^-12) = 70 dB 2.3.3 Mức cường độ âm Mức độ âm cường độ (SIL) mức cường độ âm mức (một số lượng logarit) với cường độ người họ âm đến giá trị tham khảo Nó ký hiệu LI, tính dB, xác định bởi: - I cường độ âm thanh; - I0 cường độ âm tham chiếu; - Np = Nepe; - B = (1/2) ln (10) bel; - dB = (1/20) ln (10) decibel Sử dụng tài liệu tham khảo cường độ âm không khí Công thức lien hệ mức cường độ âm mức áp suất âm 25 26 - Với p0 = 20 μPa áp lực âm tham chiếu - z0 đặc tính trở kháng âm Trong không khí nhiệt độ môi trường xung quanh, z0 = 410 Pa.s / m, giá trị tham khảo I0 = PW / m2 Trong buồng không phản xạ, mức cường độ âm thực mức áp suất âm Thực tế khai thác để đo lượng âm điều kiện không phản xạ 2.4 Xử lý phổ tần FFT 2.4.1 FFT ? Fast Fourier Transform viết tắt FFT phiên nhanh rời rạc Fourier Transform ( DFT) Một Fourier nhanh chóng chuyển đổi (FFT) thuật toán tính toán đổi Fourier rời rạc (DFT) chuỗi, nghịch đảo phân tích Fourier chuyển đổi tín hiệu từ miền gốc (thường thời gian không gian) để biểu diễn miền tần số ngược lại Một FFT nhanh chóng tính toán biến đổi bao toán ma trận DFT thành sản phẩm thưa thớt (chủ yếu zero) yếu tố Kết là, quản lý để giảm bớt phức tạp tính toán DFT từ O (n ^ 2), phát sinh cách đơn giản áp dụng định nghĩa DFT, O (n \ log n), n kích thước liệu.Biến đổi Fourier nhanh chóng sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng kỹ thuật, khoa học toán học Những ý tưởng phổ biến năm 1965, số thuật toán bắt nguồn vào đầu năm 1805 Năm 1994 Gilbert Strang mô tả FFT "thuật toán số quan trọng sống chúng tôi" bao gồm Top 10 thuật toán kỷ 20 tạp chí máy tính IEEE Khoa học & Kỹ thuật 26 27 Nhưng DFT gì? Các DFT quan trọng lĩnh vực phân tích tần số (quang phổ) có tín hiệu rời rạc miền thời gian biến đổi tín hiệu vào rời rạc đại diện miền tần số Nếu thời gian rời rạc để chuyển đổi rời rạc tần số để tính toán biến đổi Fourier với vi xử lý hệ thống dựa DSP Đó tốc độ tính chất rời rạc FFT cho phép phân tích quang phổ tín hiệu với Matlab thời gian thực SR770 2.4.2 Matlab FFT Chức FFT Matlab công cụ hiệu để tính toán Fourier rời rạc tín hiệu Ví dụ sau giúp bạn hiểu rõ chi tiết việc sử dụng chức FFT Ví dụ 1: Cú pháp điển hình cho tính toán FFT tín hiệu FFT ( x , N) - đó: x tín hiệu, x [ n ] bạn muốn chuyển đổi N số điểm FFT N phải lớn số lượng mẫu x [ n ] Để minh chứng cho hiệu việc thay đổi giá trị N, ta sử dụng hàm cosin với 30 mẫu 10 mẫu thời kỳ n = [0:29]; x = cos(2*pi*n/10); Xác định giá trị khác cho N Sau lấy biến đổi x [ n ] cho giá trị xác định N1 = 64; N2 = 128; N3 = 256; X1 = abs(fft(x,N1)); X2 = abs(fft(x,N2)); X3 = abs(fft(x,N3)); 27 28 Quy mô tần số kéo dài đến N - cho FFT N điểm Sau chuẩn hóa mở rộng quy mô để kéo dài đến – 1/N F1 = [0 : N1 - 1]/N1; F2 = [0 : N2 - 1]/N2; F3 = [0 : N3 - 1]/N3; subplot(3,1,1) plot(F1,X1,'-x'),title('N = 64'),axis([0 20]) subplot(3,1,2) plot(F2,X2,'-x'),title('N = 128'),axis([0 20]) subplot(3,1,3) plot(F3,X3,'-x'),title('N = 256'),axis([0 20]) Sau kiểm tra đồ thị ( thể hình vẽ ) ta thấy biến đổi tuân thủ hình dạng giống nhau, khác số lượng mẫu sử dụng để gần hình dạng Điều xảy N giống số lượng mẫu x [ n ]? Để tìm hiểu, ta chọn N1 = 30 Điều cho kết nào? Tại trông ? N = 64 20 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9 N = 128 20 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 N = 256 20 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Hình 2.3: FFT hàm cosine với N = 64, 128, 256 28 29 Ví dụ 2: Trong ví dụ cuối chiều dài x [ n ] giới hạn giai đoạn dài Bây giờ, ta chọn giá trị lớn cho N ( cho biến đổi với nhiều điểm), thay đổi số lượng lặp lặp lại thời kỳ n = [0:29]; x1 = cos(2*pi*n/10); % periods x2 = [x1 x1]; % periods x3 = [x1 x1 x1]; % periods N = 2048; X1 = abs(fft(x1,N)); X2 = abs(fft(x2,N)); X3 = abs(fft(x3,N)); F = [0:N-1]/N; subplot(3,1,1) plot(F,X1),title('3 periods'),axis([0 50]) subplot(3,1,2) plot(F,X2),title('6 periods'),axis([0 50]) subplot(3,1,3) plot(F,X3),title('9 periods'),axis([0 50]) Đoạn mã cho đồ Đồ thị biến đổi với giai đoạn hàm côsin, trông giống độ lớn sincs với trung tâm sinc đầu lúc 1fs lần thứ hai lúc 9fs 29 30 periods 50 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9 periods 50 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 periods 50 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Hình 2.4: FFT hàm cosine 3, giai đoạn Đồ thị thứ hai có hình sincs thế, tần số cao có cường độ lớn lúc 0.1 fs 0.9 fs Tương tự , đồ thị thứ ba có tần số sincs lớn có cường độ lớn Khi x [ n ] mở rộng đến số lượng lớn thời kỳ , sincs bắt đầu dễ nhìn nhiều xung 2.4.3 Phân tích quang phổ với FFT Matlab Các FFT không trực tiếp cung cấp cho ta quang phổ tín hiệu Như thấy với hai thí nghiệm trên, FFT khác đáng kể tùy thuộc vào số lượng điểm ( N) FFT , số lượng thời gian tín hiệu đại diện Có vấn đề khác tốt, FFT chứa thông tin fs, nhiên biết tần số lấy mẫu phải có hai lần thành phần tần số cao Một tín hiệu thực cần phải có mức độ chuyển đổi tần số dương tần số âm đối xứng Vì vậy, thay có quang 30 31 phổ mà từ đến fs, thích hợp để hiển thị quang phổ từ -fs/2 đến fs/2 Điều thực cách sử dụng Matlab chức chuyển đổi FFT với mã minh họa sau n = [0:149]; x1 = cos(2*pi*n/10); N = 2048; X = abs(fft(x1,N)); X = fftshift(X); F = [-N/2:N/2-1]/N; plot(F,X), xlabel('frequency / f s') 80 70 60 50 40 30 20 10 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 frequency / f s 0.2 0.3 0.4 0.5 Hình 2.5: Phân tích quang phổ gần hình sin với FFT 2.5 Bộ lọc Octave Octave mã nguồn mở hệ thống phần mềm tương tác cho phép tính số học đồ họa Nó thiết kế đặc biệt cho tính toán ma trận: giải 31 32 phương trình, đồng thời tính toán vector riêng trị riêng Trong nhiều kỹ thuật thực giới vấn đề liệu thể ma trận vectơ, mở rộng xuống đến hình thức giải pháp Ngoài ra, Octave hiển thị liệu theo nhiều cách khác nhau, có ngôn ngữ lập trình riêng mà cho phép hệ thống mở rộng Nó coi mạnh mẽ, lập trình, máy tính đồ họa Octave làm dễ dàng để giải loạt vấn đề số, cho phép bạn dành nhiều thời gian thử nghiệm tính hữu dụng Octave tăng cường chủ yếu cú pháp tương thích với MATLAB sử dụng phổ biến ngành công nghiệp học thuật Octave Matlab công cụ để tính toán phân tích liệu Nó có nhiều xây dựng toán học chức phân tích tín hiệu Nó có công cụ để vẽ liệu Matlab Dưới phần giới thiệu chút lấy mẫu số hóa tín hiệu Chúng ta biết sóng sin hay cosin tín hiệu Đó là, loại tín hiệu khác thực chồng sóng sin nhiều tần số Vì vậy, xem xét sóng sin tần số F, sin(2 * pi * F * t) Bây lấy mẫu tín hiệu khoảng thời gian T sau lấy mẫu tín hiệu 0T, 1T, 2T, , (N-2) T, (N-1) T Vậy có N mẫu Ngoài lấy mẫu tỷ lệ Fs liên quan đến T bằng: T = / Fs thời điểm t nào, mẫu cho bởi: t = nT = n / Fs Bằng cách giả định trên, Signal = sin ( * pi * F * t) Signal = sin ( * pi * F * nT) 32 33 Signal = sin ( * pi * (F / Fs) * n) Gọi f = F / Fs, ta Signal = sin ( * pi * f *n) Cuối cần lưu ý Fs nên hai lần mô tả tiêu chí lấy mẫu Nyquist Từ đó, hàm ý F / Fs thay đổi từ đến ± ½, với ½ Fs = 2F Fs cực nhỏ lớn F Cuối tín hiệu lấy mẫu biểu diễn cách sử dụng chuyển đổi Fourier rời rạc cách sử dụng Fourier Transform (DFT) Tuy nhiên, để tăng tốc độ FFT Fast Fourier Transform thực Dưới ví dụ Octave Điều sử dụng Matlab tốt N = 256; F = 10; Fs = 200; for n=1:N % generate saw tooth test data % signal is given by sin ( * pi * F * t) % t is sampled as t = nT = n/Fs, % signal = sin ( * pi * F * nT) % signal = sin ( * pi * (F / Fs) * n) % so by above theory, if signal is 10 Hz and samped at 40 Hz % also other signals are added that are multiple of F or 10 Hz but of lower amplitude 33 34 % signals are superimposed r(n) = 1.1; r(n) += sin(2 * pi * F * n / Fs); r(n) += * sin(2 * pi * * F * n / Fs); r(n) += (1 / 3.) * sin(2 * pi * * F * n / Fs); r(n) += 25 * sin(42 * pi * * F * n / Fs); r(n) += * sin(2 * pi * * F * n / Fs); r(n) += (1.0 / 6.0) * sin(2 * pi * * F * n / Fs); r(n) += (1 / 7.) * sin(2 * pi * * F * n / Fs); end % if you print r[n], % plot(r); grid on; N1 = [ : N - 1] / N; N1 = N1 * Fs; Y = fft( r , N); % take N point FFT subplot( 2, 1, 1); plot( N1, r); 34 35 subplot( 2, 1, 2); plot( N1, abs(Y)); Hình 2.6: Octaver Matlab Tín hiệu (thể phần đầu hình 2.6) trông giống cưa kết hợp với sóng sin tần số khác Theo dự kiến, tín hiệu tần số miền đạt đỉnh Hz, 10Hz, 30Hz, 40Hz, 50Hz, 60Hz 70Hz có biên độ miền tần số tỷ lệ thuận với biên độ họ miền thời gian Kết liên tục không rời rạc mẫu giới hạn với N không đến vô 35 36 Tín hiệu lấy mẫu 200Hz, có quang phổ 100Hz chứa 70Hz tần số cao tín hiệu Nhưng nói tần số lấy mẫu 160Hz quang phổ chứa lên đến 60Hz cắt bỏ tín hiệu 70Hz Điều gọi Aliasing Trái dấu Fs tăng thêm băng thông cung cấp quang phổ ép đồ thị Quang phổ tức 0Hz đến 70Hz nhìn thấy dải hẹp Như đề cập f thay đổi từ (0 đến ± ½) (0-1) phạm vi kỹ thuật số Để chuyển đổi để tần số analog tương đương nó, phải sử dụng tần số mẫu Như thể mã, N1 = N1 * Fs; cách nhân giá trị FFT tần số lấy mẫu, có tần số thực tế tín hiệu quang phổ Mức Decibel 150 Nguồn tiêu biểu Tiếng nổ động phản lực 140 130 120 Giới hạn tối đa tiếng nói Tiếng nổ động phản lực cách 110 200 ft Discothegue Phản ứng người Ðiếc hoàn toàn Kèn xe cách 3ft 100 Máy đập kim loại Tiếng nổ phản lực cách 2000 ft Rất có hại 90 Súng nổ cách 0,5 ft Trạm xe ngầm New York Hại thính giác (8 giờ) 80 70 Xe tải nặng cách 50 ft Búa cách 50 ft Tiếng thắng xe lửa cách 50 ft Có hại nghe điện thoại 60 Lưu thông xa lộ cách 50ft Máy điều hoà không khí cách 20 ft Gây ý (Intrusive) 36 37 50 Lưu thông xe nhẹ cách 50 ft 40 Phòng khách 30 Phòng ngủ Thư viện 20 10 Yên tĩnh Rất yên tĩnh Tiếng thầm Phòng thu Tai cảm nhận Ngưỡng nghe Bảng mức độ tiếng ồn phản ứng người Nguồn: Hội đồng Chất lượng môi trường Hoa Kỳ (1970) Dasmann (1984) 37 [...]... của tai người Đo tiếng ồn được thực hiện với trọng số A được chỉ định dBA Trọng số B Đo độ nhạy tần số của tai con người ở mức độ vừa phải , được sử dụng trong quá khứ để dự đo n hiệu suất của loa và dàn âm thanh nổi, nhưng không đo tiếng ồn công nghiệp Trọng số C Sau độ nhạy tần số của tai người ở các cấp độ tiếng ồn rất cao, trọng số C tương đối bằng phẳng , do đó bao gồm nhiều dải tần số thấp của. .. 2 điều kiện thỏa mãn thì hệ thống tiến hành mở ACB, khi ACB mở (đèn báo ACB đóng tắt, đèn báo ACB mở sáng) nghĩa là quá trình san tải tự động kết thúc Hệ thống tự động điều chỉnh tấn số máy phát vừa nhận tải, đảm bảo nguồn được cấp bởi máy phát chính, tuabin lai máy phát tiếp tục chạy (đèn báo máy phát chạy sáng) Quá trình kết thúc Chương II : Hệ thống đo tiếng ồn dưới tàu thủy 2.1 Giới thiệu Từ những... ST-BY, hệ thống tiến hành kiểm tra tốc độ của máy phát Nếu tốc độ của máy phát không đạt thì dừng máy và báo máy khởi động lỗi trên màn hình LCD Nếu tốc độ máy đạt (đèn báo máy phát chạy sáng), hệ thống tiếp tục kiểm tra điện áp, sau 3s mà điện áp vẫn không có thì trên màn hình LCD sẽ hiển thị ACB không đóng và đèn báo reset lỗi hệ thống sáng, nếu điện áp được hình thành hệ thống tiếp tục kiểm tra lưới điện. .. để tính toán biến đổi Fourier với một bộ vi xử lý hoặc hệ thống dựa trên DSP Đó là tốc độ và tính chất rời rạc của FFT cho phép chúng ta phân tích quang phổ của tín hiệu với Matlab hoặc trong thời gian thực trên SR770 2.4.2 Matlab và FFT Chức năng FFT của Matlab là một công cụ hiệu quả để tính toán Fourier rời rạc của tín hiệu Ví dụ sau đây sẽ giúp bạn hiểu rõ các chi tiết của việc sử dụng các chức... ST-BY, hệ thống tiến hành kiểm tra tốc độ của máy phát Nếu tốc độ của máy phát không đạt thì dừng máy và báo máy khởi động lỗi trên màn hình LCD Nếu tốc độ máy đạt (đèn báo máy phát chạy sáng), hệ thống tiếp tục kiểm tra điện áp,sau 3s mà điện áp vẫn không có thì trên màn hình LCD sẽ hiển thị ACB không đóng và đèn báo reset lỗi hệ thống sáng, nếu điện áp có thì ACB của máy phát chạy ở chế độ ST-BY đóng Hệ. .. khiển nguồn Chọn chế độ điều khiển tự động thì hệ thống tự động điều chỉnh tần số, còn chọn chế độ bằng tay 16 17 thì người vận hành sẽ tiến hành điều chỉnh tần số bằng tay, đảm bảo nguồn được cấp bởi máy phát đang công tác thì quá trình này kết thúc 4.2 Khi lưới điện không ổn định Ban đầu hệ thống được cấp nguồn, nếu hệ thống nhận thấy lưới điện không ổn định sau 5s (bao gồm điện áp thấp, điện áp cao,... khiển nguồn tự động hay bằng tay Khi chọn chế độ điều khiển nguồn bằng tay hoặc tự động nhưng chỉ có một máy phát đang công tác thì dừng quá trình này Khi chọn chế độ tự động, có các máy phát đang công tác song song thì hệ thống tự động phân chia tải (màn hình LCD báo hệ thống đang tự động thực 11 12 hiện quá trình phân chia tải) Bây giờ hệ thống vừa san tải của máy phát sẽ dừng sang máy phát chính vừa... công suất máy phát đang công tác song song Nếu hệ thống nhận thấy công suất của chúng cao thì dừng quá trình san tải lại và phân chia tải, điều chỉnh tần số của các máy phát công tác song song Nếu hệ thống nhận thấy công suất của máy phát chính không cao (sau khi đã nhận hơn 90% tải của máy phát kia) thì tiến hành mở ACB của máy phát phụ ra khỏi lưới điện (sau khi máy phát này chỉ còn nhận 5% tải )... người gây ra dưới nước tiếng ồn về sinh vật biển phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm các thuộc tính của âm thanh, tần số, cường độ và thời gian của nó và các loại động vật có liên quan Đây là sự không chắc chắn đáng kể so với những ảnh hưởng của phơi nhiễm tiếng ồn trên động vật biển, nhưng làm bằng chứng đã tích lũy được vấn đề này đã nhận được sự quan tâm từ các nhà khoa học và các cơ quan quốc tế Một... điều khiển nguồn tự động hay bằng tay Khi chọn chế độ điều khiển nguồn bằng tay hoặc tự động nhưng chỉ có một máy phát đang công tác thì dừng quá trình này Khi chọn chế độ tự động, có các máy phát đang công tác song song thì hệ thống tự động phân chia tải (màn hình LCD báo hệ thống đang tự động thực hiện quá trình phân chia tải) Bây giờ hệ thống vừa san tải của máy phát sẽ dừng sang máy phát chính vừa