ĐO GÓC NGHIÊNG VÀ ĐO ĐỘ RUNG
5.1 Sử dụng sensor gia tốc ADXL202E để đo góc nghiêng .1 Giới thiệu
5.2.3 Kết quả thu được
Dữ liệu rung thu được từ sensor gia tốc ADXL202 được lưu trữ trong máy tính dưới dạng *.dat hoặc *.txt và sau đó xử lý bằng Matlab.
Khi đo thử trong phòng thí nghiệm, thực hiện phép đo bằng cách đưa một tín hiệu sin chuẩn từ máy phát tạo dao động (funtions generator) tới một màng loa (hình 5.9), màng loa này sẽ dao động với tần số mà máy phát đưa tới. Việc kiểm tra được tiến hành với một số tần số dao động khác nhau.
Vũ Việt Hùng 79
Luận văn thạc sỹ
Hình 5.9 Gắn sensor lên màng loa để đo rung
Dữ liệu lối ra của sensor được trình bày trong hình 5.10. Đây là dữ liệu ở lối ra tương tự thu một cách liên tục.
Hình 5.10 Dữ liệu thu được ở lối ra của sensor gia tốc
Sử dụng phép biến đổi FFT, chúng ta thu được phổ tần số của tín hiệu như trên hình 5.11, tín hiệu đưa vào loa có tần số 128Hz.
(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00
Luận văn thạc sỹ
Hình 5.11 Phổ tần số của tín hiệu lối ra sensor khi rung động với tần số 128Hz Từ hình vẽ chúng ta thấy rằng mật độ phổ công suất của tín hiệu chủ yếu tập trung ở vùng tần số khoảng 128 Hz đúng với tần số rung mà máy phát đưa tới màng loa. Ngoài ra còn xuất hiện một số thành phần hài bậc cao các thành phần này là bội số của thành phần tần số cơ bản.
Việc thử ngiệm này cũng được tiến hành với một số tần số khác cũng thu được kết quả tương tự và đạt độ chính xác khá cao.
Như đã trình bày ở chương 3, trong dao động hình sin, các giá trị vận tốc có thể tính được sau khi chúng ta lấy vi phân độ dịch chuyển, và và gia tốc thu được sau khi ta lấy vi phân vận tốc hay là lấy vi phân bậc hai của độ dịch chuyển (hình 5.12).
Vũ Việt Hùng 81
Luận văn thạc sỹ
Hình 5.12 Độ dịch chuyển, vận tốc, gia tốc theo thời gian
Sử dụng sensor chúng ta đo được gia tốc của rung động, để tính được vận tốc và biên độ rung động chúng ta phải tính tích phân của gia tốc. Hình 5.13 minh họa một phương pháp đơn giản để lấy tích phân.
Hình 5.13 Mạch tích phân đơn giản
Tuy nhiên, trong luận văn này, dữ liệu được ghi vào máy tính sau đó mới xử lý, nên chúng tôi đã tính tích phân bằng phần mềm để mạch điện không phức tạp. Có một số phương pháp tích phân số khác nhau như tích phân theo hình thang, tích phân theo phương pháp Simpson... Trong phương pháp tích phân theo hình thang hay còn gọi là phương pháp tích phân Euler là phương pháp tích phân số đơn giản nhất (hình 5.14).
Trên mỗi đoạn [n, n+1] ta thay điện tích hình thang cong bởi diện tích hình thang tương ứng
( ) ( )
( 1) 1
( ) 2
n T
nT
u n u n u t dt
+ + +
∫ =
Độ chính xác của phép tính càng cao khi khoảng cách giữa hai điểm kề nhau càng ngắn, điều này ta có thể thực hiện được bằng cách tăng tần số lấy mẫu.
(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00
Luận văn thạc sỹ
Hình 5.14 Tích phân theo hình thang
Tín hiệu gia tốc được lấy tích phân một lần và tích phân hai lần và ta thu được vận tốc và độ dịch chuyển tương ứng.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 1 2 3
Van toc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-4 -2 0 2 4
Do dich chuyen
Hình 5.15 Vận tốc, độ dịch chuyển của rung động dạng sin với tần số 128 Hz
Vũ Việt Hùng 83
Luận văn thạc sỹ
Các kết quả của vận tốc và độ dịch chuyển của một màng loa dao động khi cho một tín hiệu lối vào dạng sin với tần số 128 Hz được trình bày trên hình 5.15. Đây là kết quả tích phân một lần và hai lần của tín hiệu nhận được của sensor gia tốc
ADXL202 biểu diễn rên hình 5.10. Giao diện phần mềm của cả hệ đo rung động được trình bày trên hình 5.16.
Hình 5.16 Giao diện phần mềm Matlab trên máy tính