Κατασκευή μικροϋπολογιστικού συστήματος ανίχνευσης φαινομένων ακουστικής εκπομπής σε πραγματικό χρόνο

• Κύριος συγγραφέας: Κρασάκης, Δημήτρης
• Άλλοι συγγραφείς: Δερματάς, Ευάγγελος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Ακουστική εκπομπή; Τασικά κύματα; Acoustic emission; Tangential waves; 621.382 8

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός εφαρμογής, η οποία μπορεί να αξιοποιηθεί για την υλοποίηση ελέγχου με την μέθοδο ακουστικής εκπομπής σε ένα υλικό, σε πραγματικό χρόνο. Σε ένα ευρύτερο επίπεδο ο έλεγχος με την μέθοδο της ακουστικής εκπομπής μπορεί να δώσει άμεσες πληροφορίες γύρω από την δομική ακεραιότητα του υλικού, την εμφάνιση πιθανής αστοχίας σε αυτό καθώς και τον προσδιορισμό (ποιοτικό αλλά και ποσοτικό) της θέσης αυτής. Σαν διαδικασία ελέγχου η μέθοδος της ακουστικής εκπομπής είναι μη επεμβατική όσον αφορά το εξεταζόμενο υλικό, η εφαρμογή της δηλαδή δεν επηρεάζει την κατασκευαστική του αρτιότητα ούτε την μελλοντική του χρησιμότητα (Μη Καταστροφικός Έλεγχος). Οι πληροφορίες που προκύπτουν από την διενέργεια του ελέγχου με την παραπάνω μέθοδο, αντλούνται μέσα από την καταγραφή και ερμηνεία τασικών κυμάτων που απελευθερώνονται με την έναρξη αστοχίας στο εξεταζόμενο υλικό, χωρίς σε αυτό απαραίτητα να ασκείται εξωτερική διέγερση. Δεδομένου ότι αντικείμενο της μελέτης είναι τα παραπάνω κύματα, το σύστημα που μπορεί να περιγράψει επαρκώς την παραπάνω διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε δύο υποσυστήματα. Από τη μία, υπάρχει το σύστημα καταγραφής , για το οποίο απαιτείται η χρήση μιας διάταξης αισθητήρων με την κατάλληλη χωροταξική τοποθέτηση στο υλικό. Το έτερο υποσύστημα, δέχεται ως είσοδο το αναλογικό σήμα που ανιχνεύουν οι αισθητήρες και με τον κατάλληλο σχεδιασμό δίνει ως έξοδο την τελική πληροφορία προς ερμηνεία από τον μελετητή. Το στάδιο αυτό μπορεί να υλοποιηθεί με την χρήση και κατάλληλη ρύθμιση ενός υπολογιστικού συστήματος, ενώ οι διάφοροι χειρισμοί που επιτελούνται στο αρχικό αναλογικό σήμα μέσα από το σύστημα υπάγονται στο πεδίο της ψηφιακής επεξεργασίας σήματος(DSP). Η παρούσα εργασία επικεντρώθηκε στην υλοποίηση του δεύτερου συστήματος, για εισόδους που προέρχονται από δύο αισθητήρες. Η επιδίωξη για την ολοκλήρωση της εφαρμογής με το χαμηλότερο δυνατό κόστος και την χρήση των λιγότερων δυνατών πόρων, ως προς το υλικό οδήγησε στην οικογένεια των ενσωματωμένων συστημάτων και στον προγραμματισμό τους για εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Η ανάγκη για ταυτόχρονη δειγματοληψία και μετατροπή δύο αναλογικών σημάτων οδήγησε στην επιλογή του μικροελεγκτή Stm32f334R8 και στον προγραμματισμό του με την βοήθεια του περιβάλλοντος keil uvision 5. Στο πρώτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας γίνεται μια συνοπτική περιγραφή της εφαρμογής Μη Καταστροφικού Ελέγχου με την μέθοδο της Ακουστικής Εκπομπής, και των διαφόρων εφαρμογών της ανάλογα με τις απαιτήσεις που φέρει το εκάστοτε πρόβλημα. Από αυτή τη σκοπιά περιγράφονται οι αναγκαίες παράμετροι για τον έλεγχο ύπαρξης αστοχίας στο υλικό καθώς και μια σειρά από μεθόδους για τον εντοπισμό της θέσης της. Το δεύτερο κεφάλαιο επικεντρώνεται στα ενσωματωμένα συστήματα και τις εφαρμογές τους, ενώ περιλαμβάνει αναλυτική περιγραφή του υλικού που χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια της συγκεκριμένης εφαρμογής. Στην επόμενη ενότητα γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν την επεξεργασία σήματος και πιο συγκεκριμένα την ψηφιακή επεξεργασία σήματος, τις διάφορες τεχνικές επεξεργασίας που υπάγονται σε αυτή καθώς και αναλυτική παρουσίαση του φίλτρου που επιλέχθηκε για την εφαρμογή. Το τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο αφιερώνεται στον προγραμματισμό του επιλεχθέντος υλικού για την υλοποίηση της εφαρμογής και περιλαμβάνει όλα τα βήματα με την σειρά που ακολουθήθηκαν μέχρι το τελικό πρόγραμμα, καθώς και τμήματα του τελικού κώδικα με τις αναγκαίες διευκρινήσεις και επισημάνσεις για κάθε ξεχωριστό βήμα.