8. Cấu trúc luận án
3.2Giải pháp xác định và hiệu chỉnh độ song song hai quang trục của hai mơ-
Theo đĩ, nghiên cứu tập trung giải quyết hai vấn đề lớn sau đây:
Bài tốn 1: Đảm bảo độ song song của hai trục quang của hai mơ-đun cảm biến, theo đĩ, khoảng cách d được bảo tồn trong khoảng giá trị cho phép của khoảng cách đối tượng nguồn nhiệt đến hệ cảm biến.
Bài tốn 2: Giải quyết bài tốn xác định độ trễ giữa tín hiệu đầu ra theo thời gian của hai mơ-đun cảm biến PIR, trong điều kiện cĩ nhiễu.
3.2 Giải pháp xác định và hiệu chỉnh độ song song hai quang trục của hai mơ-đun cảm biến PIR đun cảm biến PIR
Nĩi chung, độ song song giữa các trục của các mơ-đun cảm biến đĩng vai trị rất quan trọng trong các bài tốn đo vận tốc đối tượng di chuyển khi sử dụng dãy các cảm biến thụ động [42, 43]. Sự quan trọng đĩ cũng đúng với độ song song giữa hai trục quang của hai mơ-đun cảm biến PIR bởi nĩ cũng quyết định đến độ chính xác kết quả đo vận tốc của nguồn nhiệt, và nĩ cĩ những điểm đặc biệt riêng. Hãy cùng xem xét giả thiết sau:
Giả sử hai mơ-đun cảm biến được gá đặt sao cho trục quang của chúng song song và cách nhau một khoảng d mong muốn. Tuy nhiên, do việc lắp đặt các thành phần quang học cũng như việc gá đặt các mơ-đun cĩ sai số, nên xuất hiện một sai số lệch gĩc α giữa hai quang trục này (hình 3.3)
nh 3 Ảnh hưởng của gĩc nghiêng giữa hai trục quang đến kết quả đo Theo đĩ, nếu đường di chuyển một nguồn nhiệt ở khoảng cách L so với hai
cảm biến thì khoảng cách d1 mà nguồn nhiệt vượt qua hai trục quang của hai mơ- đun cảm biến cĩ sai lệch là:
| |
Sai lệch tương đối được xác định là:
Trong điều kiện đo đạc thực tế, để đảm bảo việc gá đặt quang-cơ cũng như việc thu thập dữ liệu tiện lợi khoảng cách d trên dưới 1 m, trong khi, khoảng cách L (từ đường di chuyển của nguồn nhiệt đến cảm biến) cĩ thể lên tới 10 m. Giả sử d =
1m, L = 10 m, để đảm bảo sai số phép đo khơng vượt quá 5% thì điều kiện cần đối với sai lệch độ song song của hai trục quang là:
Mặt khác, việc xác định cũng như căn chỉnh độ song song giữa hai trục quang của hai mơ-đun cảm biến PIR vấp phải nhiều khĩ khăn. Một số khĩ khăn tiêu biểu được trình bày dưới đây:
- Việc gia cơng vỏ cho các mơ-đun và việc lắp đặt các thành phần trong hệ quang học khĩ tránh khỏi các sai lệch vị trị giữa các bề mặt.
- Cảm biến PIR và hệ quang học (thấu kính Fresnel) hoạt động với bức xạ hồng ngoại ở dải bước sĩng dài 5 µm ÷ 14 µm và tín hiệu đầu ra của mơ-đun cảm biến là tín hiệu điện áp theo thời gian, thay vì là hình ảnh. Vì vậy, việc xác định độ lệch tâm giữa các thành phần trong hệ quang học là hết sức khĩ khăn, ít nhất là khi so sánh với các hệ thống làm việc trong dải bước sĩng khả kiến [44].
- Điều kiện hạn chế về mặt thiết bị trong nước cũng như sự hạn chế của các tài liệu và các nghiên cứu trước đây liên quan đến việc căn chỉnh hệ quang học và xác định quang trục cho cảm biến bức xạ hồng ngoại PIR.
Để vượt qua các khĩ khăn này, tác giả đề xuất việc căn chỉnh độ song song của hai mơ-đun cảm biến dựa trên các giả thiết như sau:
- Giả thiết 1: Coi mơ-đun cảm biến là một thể thống nhất hệ thống quang học (bao gồm cảm biến và thấu kính Fresnel). Theo đĩ, sai lệch vị trí quang trục của từng mơ-đun cảm biến PIR so với trục cơ học của nĩ sẽ được xem xét, từ đĩ rút ra độ song song giữa hai quang trục của hai mơ-đun cảm biến và căn chỉnh nĩ.
- Giả thiết 2: Coi trường nhìn của hai mơ-đun cảm biến là như nhau.
Việc xác định độ song song giữa hai quang trục của hai mơ-đun cảm biến hồng ngoại dựa vào việc xác định vị trí quang trục của từng mơ-cảm biến hồng ngoại so với mặt phẳng mục tiêu tham chiếu trong trường nhìn của chúng. Cơng việc này được mơ tả cụ thể hơn ở các mục sau đây.