Ảnh hưởng của hơi nước và bụi trong phép đo siêu âm

Tìm hiểu chung về phương pháp đo sử dụng cảm biến siêu âm. Tìm hiểu và khảo sất một số nghiên cứu liên quan đến ảnh hưởng trong phép đo siêu âm. Nghiên cứu ảnh huỏng của hơi nước và bụi trong phép đo siêu âm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ ẢNH HƢỞNG CỦA HƠI NƢỚC VÀ BỤI TRONG PHÉP ĐO SIÊU ÂM (TRANG BÌA NÀY KHƠNG IN) Giảng viên hƣớng dẫn: PSG TS Hoàng Sĩ Hồng Sinh viên thực hiện: Âu Dƣơng Kim Sơn Mã học viên: CBC17024 Lớp: Đo lƣờng Các hệ thống điều khiển Hà Nội 03/2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học: “Ảnh hưởng nước bụi phép đo siêu âm” tự thực dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Hoàng Sĩ Hồng Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Trong luận văn này, sử dụng tài liệu đƣợc ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 27 tháng 03 năm 2018 Tác giả luận văn Âu Dƣơng Kim Sơn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH VẼ DANH SÁCH BẢNG BIẾU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: Tìm hiểu chung phƣơng pháp đo sử dụng cảm biến siêu âm 10 1.1 Nguyên lý chung phƣơng pháp siêu âm 10 1.1.1 Siêu âm áp điện 10 1.1.2 Nguyên lý phƣơng pháp đo siêu âm 11 1.2 Các ứng dụng sử dụng phƣơng pháp đo siêu âm 18 1.3 Mục tiêu luận văn 21 1.4 Kết luận chƣơng 21 CHƢƠNG 2: Tìm hiểu khảo sát số nghiên cứu liên quan đến ảnh hƣởng phép đo siêu âm 22 2.1 Các khái niệm 22 2.1.1 Khái niệm nƣớc độ ẩm 22 2.1.2 Khái niệm bụi 24 2.2 Tổng quan yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo siêu âm 24 2.3 Ảnh hƣởng nồng độ CO2 đến hoạt động cảm biến siêu âm phạm vi milimet 26 2.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ độ ẩm đến vận tốc âm hấp thụ âm khơng khí 29 2.4.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến vận tốc âm 31 2.4.2 Ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối đến vận tốc âm 34 2.4.3 Ảnh hƣởng kết hợp độ ẩm tƣơng đối nhiệt độ đến vận tốc âm 37 2.4.4 Ảnh hƣởng độ ẩm liên quan tới hấp thụ âm khơng khí 38 2.5 Đề xuất phƣơng án nghiên cứu 43 2.6 Kết luận chƣơng 46 CHƢƠNG 3: Nghiên cứu ảnh hƣởng nƣớc bụi phép đo siêu âm 47 3.1 Cài đặt hệ thí nghiệm 47 3.1.1 Thiết bị đo vận tốc, lƣu lƣợng khí siêu âm 47 3.1.2 Tính tốn mức hấp thụ âm khơng khí thiết bị độ ẩm tƣơng đối gây 52 3.2 Ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu âm 57 3.2.1 Xác định mức suy hao tín hiệu độ ẩm tƣơng đối từ 50% đến 85% 57 3.2.2 Xác định mức suy hao tín hiệu độ ẩm tƣơng đối từ 85% đến 99% 62 3.2.3 Tổng hợp ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối từ 50% đến 99% đến toàn hệ đo siêu âm 69 3.3 Ảnh hƣởng bụi đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu âm 70 3.4 Kết luận chƣơng 76 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 81 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Dải tần số sóng âm 10 Hình Hiệu ứng áp điện .11 Hình Nguyên lý đo khoảng cách sử dụng phƣơng pháp siêu âm .12 Hình Hệ đo khoảng cách sử dụng modul siêu âm SRF04 đơn giản 13 Hình Cấu trúc ống đo lƣu lƣợng siêu âm 14 Hình Cách xác định Δt .16 Hình Cách xác định Δ 17 Hình Các ứng dụng cần thiết bị đo vận tốc lƣu lƣợng khí siêu âm .19 Hình Thiết bị đo vận tốc gió đo lƣu lƣợng khí đƣờng ống sử dụng phƣơng pháp siêu âm 19 Hình Nguyên tắc hoạt động cảm biến siêu âm .27 Hình 2 Sai số tƣơng đối vận tốc âm nồng độ CO2 29 Hình Phụ thuộc vận tốc âm (m/s) theo nhiệt độ (Celsius) .32 Hình Phụ thuộc vận tốc âm (ft/s) theo nhiệt độ (Celsius) 33 Hình Thay đổi phần trăm vận tốc âm theo nhiệt độ khơng khí khơ 34 Hình Tỷ lệ phần trăm thay đổi vận tốc âm theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ hàm số nhiệt độ 37 Hình Hệ số suy giảm tổng thể theo độ ẩm tƣơng đối không khí 20°C (68°F) nhƣ hàm số tần số (trích từ [7], trang 148) 40 Hình Mức hấp thụ âm dB/1000 ft (300 m) theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ hàm số tần số 20°C (68°F) .42 Hình Mức hấp thụ âm dB/km theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ hàm số tần số 20°C (68 ° F) 42 Hình Hình ảnh tổng thể thiết bị đo lƣu lƣợng khí siêu âm 47 Hình Vị trí cảm biến siêu âm cảm biến nhiệt độ đƣợc lắp đặt phía 48 Hình 3 Thơng tin hình LCD 48 Hình Bản vẽ tay thiết kế khí 49 Hình Đầu cảm biến TCT40 49 Hình Xác định vùng điện áp cho V2 50 Hình Lƣu đồ thuật toán 52 Hình Giao diện cơng cụ tính tốn sengpielaudio.com 53 Hình Mức độ suy hao âm khơng khí (1m) theo độ ẩm tƣơng đối 20°C 54 Hình 10 Mức độ suy hao âm khơng khí (30m) theo độ ẩm tƣơng đối 20°C tần số khác 55 Hình 11 Mức độ suy hao âm khơng khí theo độ ẩm tƣơng đối 20°C tính cho thiết bị 56 Hình 12 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm 3.1 58 Hình 13 Máy tạo sƣơng toàn hệ thử nghiệm sau lắp đặt .59 Hình 14 Thiết bị đo độ ẩm HTC – .59 Hình 15 Hình ảnh sau khởi động thiết bị 60 Hình 16 Phải thực tháo pin máy đo HTC – để xóa nhớ Min Max 60 Hình 17 Hơi nƣớc đƣợc dẫn vào đƣờng ống thí nghiệm 61 Hình 18 Các giá trị độ ẩm đo đƣợc thí nghiệm 3.1 .61 Hình 19 Dạng tín hiệu thu đƣợc đầu thu cảm biến siêu âm .61 Hình 20 Một đầu ống đƣợc bịt kín để lại khe hở nhỏ để thoát nƣớc 64 Hình 21 Độ ẩm thí nghiệm đạt đƣợc đến 99% 64 Hình 22 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu độ ẩm tƣơng đối từ 85% đến 99% 65 Hình 23 Sai lệch mức không nhỏ độ ẩm gần 92% .66 Hình 24 Sai lệch mức không lớn độ ẩm 92% 67 Hình 25 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu độ ẩm tƣơng đối từ 80% đến 99% 68 Hình 26 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu độ ẩm tƣơng đối từ 50% đến 99% 69 Hình 27 Lắp đặt đầu phát đầu thu 71 Hình 28 Cân tiểu ly có độ chia nhỏ 0,01g .72 Hình 29 Hệ thống cân định lƣợng bụi 73 Hình 30 Cảm biến TCT 40 bị rắc bụi vào 73 Hình 31 Biên độ tín hiệu thu đƣợc sau cho thêm bụi vào cảm biến TCT40, biên độ giảm dần từ (a)(b)(c)(d) 74 Hình 32 Biên độ tín hiệu phụ thuộc vào khối lƣợng bụi rắc vào cảm biến TCT40 75 DANH SÁCH BẢNG BIẾU Bảng Vận tốc âm khơng khí khô theo nhiệt độ 33 Bảng 2 Phần trăm tăng vận tốc âm (0°C) nƣớc khơng khí .37 Bảng Tổng tỷ lệ phần trăm tăng vận tốc âm (bắt đầu từ 0°C) nhiệt độ độ ẩm kết hợp .38 Bảng Tổng mức hấp thụ âm dB/1000 ft (300 m) theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ hàm số tần số 20°C (68°F) 41 Bảng Tổng mức hấp thụ âm dB / km theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ hàm số tần số 20°C (68°F) 41 Bảng Mức hấp thụ âm dB/1000ft (300 m) theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ hàm tần số 20°C (68°F) 43 Bảng Mức hấp thụ âm dB/km độ ẩm tƣơng đối nhƣ hàm tần số 20°C (68°F) 43 Bảng Mức độ suy hao âm dB khơng khí phụ thuộc vào độ ẩm 20°C 53 Bảng Biên độ tín hiệu phần lớn độ ẩm tƣơng đối tƣơng ứng từ 50% đến 85% 62 Bảng 3 Biên độ tín hiệu phần lớn độ ẩm tƣơng đối tƣơng ứng từ 85% đến 99% 64 Bảng Biên độ tín hiệu phần lớn độ ẩm tƣơng đối tƣơng ứng từ 80% đến 99% quãng cách 1% 67 Bảng Biên độ tín hiệu thu đƣợc phụ thuộc vào định lƣợng bụi bên cảm biến TCT40 .74 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DAU: Data Acquisition Unit SPL: Sound Pressure Level MỞ ĐẦU Phƣơng pháp đo lƣu lƣợng khí siêu âm phụ thuộc mật thiết vào lan truyền sóng âm mơi trƣờng Hơi nƣớc bụi khí yếu tố cần khảo sát, chúng ảnh hƣởng không đến vận tốc truyền âm khơng khí mà cịn yếu tố gây nên hấp thụ sóng siêu âm Ngồi ra, nƣớc ngƣng tụ bụi khiến cảm biến siêu âm hoạt động sai hoạt động đƣợc Tất thay đổi ảnh hƣởng chúng gây sai số cho phép đo, khiến phép đo khơng thể thực đƣợc Qua khảo sát tìm hiểu nghiên cứu đƣợc cơng bố, có nhiều nghiên cứu ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối đến vận tốc âm hấp thụ âm môi trƣờng truyền, em nhận thấy cần thiết việc nghiên cứu ảnh hƣởng cảm biến siêu âm nói riêng tồn hệ đo siêu âm nói chung, nghiên cứu chủ đề chƣa đƣợc quan tâm thực Vì em định thực luận văn “Ảnh hƣởng nƣớc bụi phép đo siêu âm” để thực khảo sát ảnh hƣởng nhân tố đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu âm Nội dung luận văn gồm phần chính: Chƣơng 1: Tìm hiểu chung phƣơng pháp đo sử dụng cảm biến siêu âm Chƣơng 2: Tìm hiểu khảo sát số nghiên cứu liên quan đến ảnh hƣởng phép đo siêu âm Chƣơng 3: Nghiên cứu ảnh hƣởng nƣớc bụi phép đo siêu âm Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn tới thầy – Hoàng Sĩ Hồng trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội truyền đạt kiến thức, nhắc nhở, bảo tạo điều trang thiết bị, phịng thí nghiệm suốt q trình thực luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể gia đình ln tạo điều kiện sinh hoạt tốt cho đƣợc Hình 3.24 thể sai lệch mức khơng lớn, lên đến vài nghìn đơn vị hiển thị Hình 24 Sai lệch mức không lớn độ ẩm 92% Các số liệu thu đƣợc thí nghiệm đƣợc thể bảng 3.4 dƣới đây, có ghi lại tình trạng hoạt động thiết bị, số liệu giá trị vận tốc khí khác có nghĩa thiết bị hoạt động khơng nhƣ bình thƣờng Bảng Biên độ tín hiệu phần lớn độ ẩm tương đối tương ứng từ 80% đến 99% quãng cách 1% Độ ẩm (%) 80 81 82 83 84 85 86 Biên độ (mV) 25 25 25 25 25 25 25 Tình trạng hoạt động Bình thƣờng Độ ẩm (%) 87 88 89 90 91 92 93 Biên độ (mV) 25 25 24 22 20 16 12 Tình trạng hoạt động Bình thƣờng SLN SLL KBT 67 Độ ẩm (%) 94 95 96 97 98 99 100 Biên độ (mV) 0 N Tình trạng hoạt động Khơng bình thƣờng Trong đó: N (ở cột 100%) là: khơng có số liệu SLN: sai lệch mức không nhỏ vài chục đơn bị hiển thị SLL: sai lệch mức không lớn, số liệu LCD khơng đáng tin KBT: Khơng bình thƣờng Từ số liệu thu đƣợc bảng 3.4 ta có đồ thị thể biên độ tín hiệu theo thay đổi độ ẩm từ 80% đến 99% với quãng cách 1% hình 3.25 sau: Hình 25 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu độ ẩm tương đối từ 80% đến 99% Nhận xét: Từ đồ thị trên, ta thấy biên độ tín hiệu phần lớn khơng có thay đổi đáng kể khoảng độ ẩm từ 80% đến 88% Biên độ bắt đầu giảm từ độ ẩm 88% 68 Khi độ ẩm đạt 95% biên độ cịn 4mV Từ độ ẩm 97% trở lên, gần nhƣ khơng thu đƣợc tín hiệu từ đầu thu cảm biến siêu âm Biên độ tín hiệu thu đƣợc giảm mạnh khoảng độ ẩm từ 91% đến 95%, từ 20 mV xuống 4mV Từ trạng thái hoạt động bảng 3.4, ta thấy thiết bị hoạt động bình thƣờng độ ẩm dƣới 90%, thiết bị có dấu hiệu có sai số nhỏ 91% khơng thể thực đƣợc phép đo độ ẩm 92% trở lên Kết luận: Suy hao tín hiệu độ ẩm từ 80% đến 88% không gây ảnh hƣởng đáng kể Thiết bị hoạt động độ ẩm dƣới 90% Từ độ ẩm 91% trở lên, thiết bị bắt đầu hoạt động sai lệch khơng thể thực phép đo cách xác 3.2.3 Tổng hợp ảnh hưởng độ ẩm tương đối từ 50% đến 99% đến toàn hệ đo siêu âm Dựa vào số liệu bảng 3.2, bảng 3.3 bảng 3.4 ta có đồ thị thể mức độ suy hao tín hiệu đầu thu cảm biến siêu âm nhƣ hình 3.26 dƣới: Hình 26 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu độ ẩm tương đối từ 50% đến 99% 69 Nhận xét: Đồ thị cho ta nhìn tồn thang độ ẩm khảo sát từ 55% đến 99%, đồ thị cho ta nhìn đặc tính suy hao độ ẩm từ đƣa nhận định việc nâng cao phẩm chất thiết bị Vùng hoạt động tốt (dƣới 90%) đƣợc phân cách đƣởng màu đỏ với vùng thiết bị có dấu hiệu hoạt động khơng ổn định Biên độ tín hiệu độ ẩm khoảng 22mV so với 25mV nhƣ ban đầu, giảm khoảng 12% Tuy nhiên phần đồ thị sau độ ẩm 90% có độ dốc lớn, suy hao tín hiệu lớn với thay đổi nhỏ độ ẩm Tại khoảng độ ẩm 90% trở lên, khơng khí bắt đầu có tƣợng đổ mồ hôi, bắt đầu bị ngƣng tụ lại thành hạt nƣớc bám lên bề mặt Do vùng thiết bị hoạt động khơng ổn định khó để khắc phục để thiết bị thực phép đo đƣợc ổn định lẽ áp dụng phƣơng pháp tăng biên độ phát đầu phát, giảm ngƣỡng phát đầu thu để phép đo thƣợc đƣợc cần thay đổi nhỏ độ ẩm (tăng lên hay giảm đi) khiến phép đo ổn định đƣợc, thấy rõ độ dốc lớn điểm 91% Do giải pháp cải thiện bị loại bỏ Mặt khác đồ thị có độ dốc lớn, phƣơng pháp cảnh báo phép đo bị sai hiệu quả, đoạn chƣơng trình có khả phát ngƣỡng điện áp V2 khơng bắt đƣợc tín hiệu từ đầu thu xác định phép đo bị sai  Độ ẩm tương đối mà hệ đo siêu âm hoạt động tốt: < 90% 3.3 Ảnh hƣởng bụi đến cảm biến siêu âm tồn hệ đo siêu âm Mục đích thí nghiệm: Trong mơi trƣờng làm việc nói chung, khơng thể tránh khỏi xuất bụi khơng khí, bụi bám dày đặc cảm biến, bụi gây ảnh hƣởng đến dao động học cảm biến, gây ảnh hƣởng đến kết đo Thí nghiệm dƣới xin trình bày ảnh hƣởng bụi đến hoạt động cảm biến siêu âm 70 Thí nghiệm 3.3: Xác định mức suy hao bụi Do thí nghiệm đƣa bụi vào cảm biến gây hỏng vĩnh viễn cảm biến mà việc tháo lắp đầu cảm biến thiết bị đo lƣu lƣợng khí phức tạp, nên thí nghiệm thực cặp thu phát siêu âm rời với mục đích kiểm tra mức suy hao bụi Lắp đặt đầu phát đầu thu cảm biến siêu âm cho khoảng cách chúng khoảng 160mm Sử dụng máy tạo dao động (Oscilator) để phát xung điện áp cấp vào đầu phát (T) cảm biến với tần số 40kHz Biên độ tần số giữ nguyên toàn q trình thí nghiệm Hình 3.27 cho thấy hình ảnh lắp đặt đầu phát đầu thu thí nghiệm, khoảng cách l = 160 mm Hình 27 Lắp đặt đầu phát đầu thu Loại bụi đƣợc lựa chọn hạt đất dễ dàng thu thập, chọn phần đất mịn Theo thông tin tra cứu trang http://www.geog.ucl.ac.uk [17] loại hạt có kích thƣớc từ 0,0039mm đến 0,0625mm Để định lƣợng đƣợc bụi, thí nghiệm sử dụng cân tiểu ly điện tử có độ chia nhỏ 0,01g Hình 3.28 dƣới hình ảnh cân tiểu ly đƣợc sử dụng: 71 Hình 28 Cân tiểu ly có độ chia nhỏ 0,01g Do cân tiểu ly nhạy dễ dàng bị ảnh hƣởng luồng gió tác động vào bề mặt đĩa cân, thí nghiệm cần thực bƣớc cân định lƣợng bụi nhƣ sau: Bƣớc 1: Lau chùi bề mặt đĩa cân, đặt cân nơi cân bằng, thực phòng điều kiện mơi trƣờng khơng có gió Bƣớc 2: Khởi động cân, đặt lên giấy lót ấn nút “T” để định điểm cho cân, lúc cân xác định toàn khối lƣợng kể giấy lót điểm Bƣớc 3: Rắc bụi cách từ từ lên giấy lót đến lƣợng cần định lƣợng Bƣớc 4: Chụp toàn hệ thống hộp lập phƣơng suốt, đợi khoảng 20 giây tiến hành ghi lại kết Hình 3.29 dƣới hình ảnh thực bƣớc cân định lƣợng Hệ thống cân định lƣợng nên đƣợc đặt mơi trƣờng khơng có gió mạnh, mặt bàn không bị rung lắc, hộp lập phƣơng suốt cho phép đọc số liệu từ cân cách dễ dàng, sau lần đƣa bụi vào cảm biến, lƣợng bụi cịn lại cảm biến (có thêm bụi) đƣợc cân lại để chắn lƣợng bụi bị vƣơng vãi ngồi khơng đáng kể 72 Hình 29 Hệ thống cân định lượng bụi Từ từ rắc lƣợng bụi vừa định lƣợng vào đầu thu cảm biến siêu âm TCT40 để bụi không bị rơi ngồi Lắp đặt cảm biến trở lại vị trí, sau tiến hành ghi lại biên độ tín hiệu Oscilloscope Hình 3.30 dƣới cho thấy cảm biến TCT40 bị rắc bụi vào trong: Hình 30 Cảm biến TCT 40 bị rắc bụi vào Hình 3.31 dƣới trình bày đặc điểm tín hiệu, biên độ tín hiệu nhận đƣợc giảm dần theo thứ tự hình từ (a), (b), (c) đến (d) Các số liệu biên độ tín hiệu thu đƣợc đƣợc thể bảng 3.5 phía dƣới hình phục vụ việc lập đồ thị xem xét biến đổi biên độ tín hiệu theo định lƣợng bụi 73 Hình 31 (a) Hình 31 (b) Hình 31 (c) Hình 31 (d) Hình 31 Biên độ tín hiệu thu sau cho thêm bụi vào cảm biến TCT40, biên độ giảm dần từ (a)(b)(c)(d) Các số liệu ghi lại đƣợc thí nghiệm đƣợc thể bảng 3.5 sau: Bảng Biên độ tín hiệu thu phụ thuộc vào định lượng bụi bên cảm biến TCT40 Khối lƣợng 50 100 150 200 250 300 350 90 90 90 90 90 90 80 30 bụi (mg) Biên độ (mV) 74 Khối lƣợng bụi 400 450 500 550 600 650 700 0 0 (mg) Biên độ (mV) Từ số liệu bảng 3.5, ta có đồ thị thể hình 3.32 dƣới đây: Hình 32 Biên độ tín hiệu phụ thuộc vào khối lượng bụi rắc vào cảm biến TCT40 Nhận xét: Biên độ tín hiệu thu đƣợc gần nhƣ khơng bị ảnh hƣởng định lƣợng bụi chƣa vƣợt 250mg Trong khoảng định lƣợng bụi từ 250mg đến 400mg Biên độ tín hiệu bị giảm mạnh, khoảng giảm mạnh từ 80mV xuống 3mV định lƣợng bụi từ 300mg lên 400mg Đây định lƣợng mà lƣợng bụi che lấp hết toàn phiến vật liệu áp điện bên cảm biến siêu âm TCT40 Với định lƣợng bụi từ 400mg trở lên, tín hiệu thu đƣợc nhỏ, cảm biến siêu âm hoạt động đƣợc  Định lượng bụi mà hệ đo siêu âm hoạt động tốt: ≤ 250mg 75 3.4 Kết luận chƣơng Chƣơng trình bày chi tiết việc chuẩn bị trang thiết bị, thao tác tiến hành kết thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng nƣớc bụi đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu âm Các kết đƣợc ghi lại bảng đƣợc thể trực quan dƣới dạng đồ thị kèm nhận xét 76 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Sau toàn thời gian thực luận văn, đƣợc giúp đỡ tận tình PGS TS Hồng Sĩ Hồng, em hoàn thành luận văn thời hạn đạt đƣợc số kết sau: - Khảo sát ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu âm sử dụng cảm biến TCT40 với tần số hoạt động 40kHz - Khảo sát ảnh hƣởng bụi tích tụ đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu âm sử dụng cảm biến TCT40 với tần số hoạt động 40kHz - Xác định đƣợc khoảng độ ẩm tƣơng đối mà cảm biến TCT40 thiết bị hoạt động tốt (< 90%), điểm độ ẩm bắt đầu gây sai lệch cho toàn hệ đo siêu âm, khoảng độ ẩm mà cảm biến hoạt động đƣợc - Xác định đƣợc định lƣợng bụi mà cảm biến TCT40 thiết bị hoạt động tốt (≤ 250mg), định lƣợng bụi mà cảm biến hoạt động đƣợc - Kết luận văn có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu chế tạo thiết bị đo sử dụng phƣơng pháp siêu âm Đặc biệt Việt Nam quốc gia có độ ẩm môi trƣờng cao nhiều bụi - Kết áp dụng hệ đo sử dụng cảm biến TCT40 Mặc dù hoàn thành mục đề luận văn nhiên điều kiện phịng thí nghiệm thời gian thực có hạn nên luận văn hạn chế nhƣ sau: - Do điều kiện phịng thí nghiệm, khảo sát chƣa tiến hành đƣợc phạm vi độ ẩm tƣơng đối dƣới 50% - Do điều kiện thời gian, khảo sát chƣa thể tiến hành nhiều loại cảm biến siêu âm khác, với tần số hoạt động khác - Do điều kiện trang thiết bị, chƣa xác định đƣợc xác kích thƣớc loại bụi tiến hành khảo sát - Khảo sát chƣa tiến hành với phép đo siêu âm chất lỏng, khuyết tật vv 77 Hƣớng phát triển Một số hƣớng phát triển thực đƣợc: - Mở rộng phạm vi độ ẩm khảo sát xuống dƣới 50% việc kết hợp với thiết bị hút ẩm khơng khí hệ đo lƣu lƣợng khí siêu âm - Tiến hành khảo sát loại cảm biến siêu âm khác, với tần số hoạt động khác hệ đo lƣu lƣợng khí siêu âm - Tiến hành khảo sát nhiều loại bụi khác nhau, có xác định xác kích thƣớc loại bụi thực hệ đo lƣu lƣợng khí siêu âm - Mở rộng phạm vi nghiên cứu phƣơng pháp siêu âm sử dụng đo lƣờng chất lỏng, xác định khuyết tật, vv… 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dennis A Bohn, Environmental Effects on the Speed of Sound, Rane Corporation, Mukilteo, WA 98275 USA (October 1987) [2] H C Hardy, D Telefair, and W H Pielemeier, “The Velocity of Sound in Air,” J Acoust Soc Am., vol 13, pp 226-233 (1942 Jan.) [3] CRC Handbook of Chemistry and Physics, 67th ed (CRC Press, Boca Raton, FL, 1986) [4] A D Pierce, Acoustics: An Introduction to Its Physical Principles and Applications (McGraw-Hill, New York, 1981) [5] L B Evans, H E Bass, and L C Sutherland, “Atmospheric Absorption of Sound: Theoretical Predications,” J Acoust Soc Am., vol 51, pp 1565-1575 (1972) [6] V Knudsen and C M Harris, Acoustical Designing in Architecture (Wiley, New York, 1950) p 158 [7] C M Harris, “Absorption of Sound in Air versus Humidity and Temperature,” J Acoust Soc Am., vol 40, pp 148-159 (1966) [8] L B Evans and H E Bass, “Tables of Absorption and Velocity of Sound in Still Air at 68°F (20°C),” AD-738576, National Technical Information Service, U.S Department of Commerce, Springfield, VA 22151 [9] F W White, Our Acoustic Environment (Wiley, New York, 1975) pp 447-450 [10] Kirtan Gopal Panda, Deepak Agrawal, ArcadeNshimiyimana, Ashraf Hossain Effects of environment on accuracy of ultrasonic sensor operates in millimetre range - Sciencedirect (September 2016) [11] Bohn, 1988 D.A Bohn, “Environmental effects on the speed of sound,” J Audio Eng Soc., 36 (4) (1988), pp 223-231 79 [12] Dean, 1979 E.A Dean, “Atmospheric Effects on the Speed of Sound,” Atmospheric Sciences Laboratory, Texas (1979), Technical report DAAG29-76-D010, August [13] Dong et al., 2010 Min S Dong, Kim K Jin, Shin H Hang, Yun H Yong, “Noncontact respiration rate measurement system using an ultrasonic proximity sensor,” IEEE Sens J., 10 (2010), pp 1732-1739 [14] Nicolau et al., 2009 V Nicolau, C Miholca, M Andrei, “Fuzzy rules of sound speed influence on ultrasonic sensing in outdoor environments,” Soft Comput Appl 2009 SOFA’09 3rd Int Work (2009), pp 145-150 [15] Yoannan et al., 2013 S.N Yoannan, V.T Vaipicherry, D.K Thankachan, P Ram, P Tripathy, “Security system based on ultrasonic sensor technology,” IOSR J Electron Commun Eng., (6) (2013), pp 27-30 [16] Lê Quốc Huy, Kỹ thuật đo lƣu lƣợng chất khí (2007) [17] http://www.geog.ucl.ac.uk [18] http://www.sengpielaudio.com/calculator-air.htm 80 PHỤ LỤC PHỤ LỤC A: Tài liệu sơ đồ khối mạch điện thiết bị đo lƣu lƣợng khí Phụ lục A: Sơ đồ khối mạch điện thiết bị đo lưu lượng khí PHỤ LỤC B: Tài liệu sơ đồ chức khối phát sóng siêu âm Phụ lục B: Sơ đồ chức khối phát sóng siêu âm PHỤ LỤC C: Tài liệu sơ đồ chức khối thu sóng siêu âm Phụ lục C: Sơ đồ chức khối thu sóng siêu âm 81 ... NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HƠI NƢỚC VÀ BỤI TRONG PHÉP ĐO SIÊU ÂM 3.1 Cài đặt hệ thí nghiệm 3.1.1 Thiết bị đo vận tốc, lưu lượng khí siêu âm Để thực đƣợc nghiên cứu ảnh hƣởng nƣớc phép đo siêu âm, cần... hệ đo siêu âm Luận văn tập trung vào nhiệm vụ sau:  Nghiên cứu ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu âm  Nghiên cứu ảnh hƣởng bụi đến cảm biến siêu âm toàn hệ đo siêu. .. phƣơng pháp đo siêu âm, nguyên lý phép đo, đồng thời trình bày ứng dụng sử dụng phƣơng pháp đo siêu âm cảm biến siêu âm Từ tìm hiểu tổng quan thực tế, nƣớc bụi gây ảnh hƣởng đến phép đo siêu âm Luận