https://virgool.ir/feed/@ashkan.nmfa2026-11-12 02:56:24https://files.virgool.ir/upload/users/31907/avatar/avatar.pnghttps://virgool.ir/@ashkan.nmhttps://virgool.ir/@ashkan.nm/راهنمای-انتخاب-میکروفون-برای-تحقیقات-آزمایشگاهی-ckvrziulscmaدر این مقاله با عنوان "راهنمای انتخاب میکروفون برای تحقیقات آزمایشگاهی" به آشنایی با انواع میکروفونها و پارامترهای موثر در انتخاب میکروفون‌ برای تحقیقات صوتی (آکوستیک) میپردازیم. باید توجه داشت که میکروفون‌های تحقیقاتی در مقایسه با میکروفون‌هایی که کاربردهای عمومی دارند بسیار متفاوت بوده و قیمت‌هایی بسیار گرانتر دارند. در این مقاله به معرفی پایه‌ای‌ترین اصول حاکم بر انواع میکروفون‌ها خواهیم پرداخت. امید است در نتیجه مطالعه این مقاله محقق بتواند مناسب‌ترین میکروفون برای تحقیقات خود را انتخاب نماید.انتخاب میکروفونمیکروفون‌های تحقیقاتی تنوع بسیار زیادی دارند و هنگام انتخاب میکروفون برای تحقیقات آزمایشگاهی پارامترهای مختلفی را باید در نظر گرفت. این میکروفون‌ها دامنه فرکانسی، بازه دینامیکی و زمینه‌های کاری بسیاری را پوشش می‌دهند، برای انتخاب یک میکروفون اندازه‌گیری مناسب باید مجموعه‌ای از تصمیم‌ها گرفته شود. این تصمیم‌ها وابسته به عوامل زیر هستند:پدیده صوتی که میخواهیم اندازه‌گیری کنیم چه مشخصاتی دارد. به این معنی که ماهیت پدیده تولید کننده صدا میدانی (Free field)، فشاری یا تصادفی است.محدوده دینامیکی پدیده مورد مطالعه چگونه است.بازه فرکانسی پدیده مورد مطالعه چگونه است.میکروفون از نوع  polarized باشد یا prepolarizedدر ادامه به توضیح کامل هریک از این موارد می‌پردازیم.انواع میدان‌های صوتیمیکروفون‌های اندازه‌گیری به سه دسته تقسیم بندی می‌شوند:Free Field یا میدانیPressure یا فشاریRandom یا تصادفیتفاوت بین میکروفون‌ها از گروهی به گروه دیگر در محدوده فرکانس‌های بالاتر است، جایی که اندازه میکروفون با طول موج صدای اندازه گیری شده قابل مقایسه است.میکروفون Free Fieldمیکروفون‌های میدان آزاد (Free Field Microphones) برای اندازه‌گیری امواج صوتی در محیط‌هایی که صدا به‌طور مستقیم بدون هیچ‌گونه مانع یا انعکاسی پخش می‌شود، طراحی شده‌اند. این میکروفون‌ها معمولاً در فضاهای باز یا اتاق‌های بدون انعکاس صدا، مانند اتاق‌های بی‌پژواک، استفاده می‌شوند.این میکروفون‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که صدا را به طور دقیق و بدون تغییر در فرکانس یا شدت دریافت کنند. از میکروفون‌های میدان آزاد برای اندازه‌گیری سطح فشار صوتی و پاسخ فرکانسی صدا در شرایطی که امواج صوتی به‌طور طبیعی و بدون انعکاس در فضا حرکت می‌کنند، استفاده می‌شود.همانطور که میدانیم صوت پدیده‌ای است که در اثر تغییرات فشار در یک محیط مادی انتشار پیدا می‌کند. بنابراین هنگام اندازه‌گیری یک پدیده صوتی باید به این نکته توجه داشت که حضور میکروفون در میدان صوتی بر روی انتشار امواج فشاری در میدان اثر می‌گذارد. میکروفون‌های Free Field با  هدف کاهش اثر حضور میکروفون در میدان اندازه‌گیری طراحی و ساخته می‌شوند. در نتیجه این طراحی نتایج اندازه‌گیری با استفاده از میکروفونهای میدان آزاد مشابه زمانیاست که هیچ میکروفونی در میدان صوتی حضور ندارد.بخصوص در فرکانس‌های بالا حضور میکروفون در میدان صوتی بر روی نتایج اندازه‌گیری می‌تواند بسیار موثر باشد. به طور کلی فشار صدا در اطراف دیافراگم میکروفون به دلیل انعکاس (reflections) و انکسار (diffraction) افزایش می‌یابد.در واقع زمانیکه امواج فشاری ناشی از صوت به دیافراگم میکروفون برخورد می‌کنند در محل برخورد امواج فشاری و دیافراگم مقداری افزایش فشار بوجود می‌آید. با توجه به اینکه نتایج خروجی میکروفون متناسب با تغییرات فشار سطح دیافراگم است مشخصه‌های فرکانسی یک میکروفون free field به گونه‌ای طراحی می‌شوند تا اثرات حاصل از افزایش فشار مربوط به حضور میکروفون را جبران کنند.فیزیک حاکم بر میکروفون میدان آزادیک میکروفون Free Field باید همواره در راستای منبع صوت (زاویه 0 درجه) باشد. (شکل 1)شکل 1- میکروفون Free Field باید در راستای میدان صوتی باشد.زمانیکه میکروفون در راستای منبع صوت است حداکثر افزایش فشار ناشی از حضور میکروفون بر روی دیافراگم آن رخ می‌دهد. مقدار این افزایش فشار به طول موج صدا، قطر میکروفون و محیط اندازه‌گیری (سرعت صوت در آن محیط) بستگی دارد. (شکل 2)شکل 2- افزایش فشار بر روی دیافراگم میکروفون Free Fieldبرای مثال در یک میکروفون با قطر 1/2 اینچ (نیم اینچ) حداکثر افزایش فشار ناشی از حضور میکروفون، در فرکانس 26.9 کیلو هرتز اتفاق می‌افتد. یعنی وقتیکه طول موج صوت با قطر میکروفون منطبق می‌شوند.در رابطه بالا 342m/s سرعت صوت در هوا و 0.0127 میلیمتر معادل با 1/2 اینچ یعنی قطر میکروفون است. بنابراین یک میکروفون Free Field به گونه‌ای طراحی مبشود که در فرکانس تعیین شده اثر ناشی از حضور میکروفون بر روی میدان را تصحیح نماید. اگر پاسخ فشار میکروفون Free Filed مطابق شکل 3 باشد:شکل 3- منحنی پاسخ فشار یک میکروفون Free Fieldاگر منحنی شکل 2 که منحنی تصحیح میدان آزاد نیز نامیده می‌شود را با منحنی شکل 3 جمع کنیم ویژگی یک میکروفون جریان آزاد نمایش داده می‌شود. (شکل 4)شکل 4- منحنی اثرگذاری بر روی میدان در یک میکروفون Free Fieldمیکروفون‌های free field برای اکثر اندازه‌گیری‌های سطح فشار صدا مانند اندازه‌گیری سطح صدا (Sound Level)، اندازه‌گیری توان صدا (Sound Power)، و مطالعات تشعشع صدا (Sound Radiation) توصیه می‌شوند.میکروفون‌های میدان آزاد بسیار حساس و دقیق هستند و برای اندازه‌گیری‌های علمی و فنی بسیار مفید واقع می‌شوند. در اینجا دو مثال برای نحوه کار میکروفون‌های میدان آزاد آورده شده است:اندازه‌گیری صدای هواپیما در فضای بازدر هنگام تست صدای هواپیما، میکروفون‌های میدان آزاد در فضای باز نصب می‌شوند تا صدای تولید شده توسط هواپیما را در هنگام پرواز و فرود اندازه‌گیری کنند. این میکروفون‌ها فشار امواج صوتی را بدون هیچ‌گونه انعکاس یا مانعی اندازه‌گیری کرده و داده‌های دقیقی برای تحلیل سطح نویز هواپیما فراهم می‌کنند. این داده‌ها به طراحی بهتر هواپیما و کاهش نویز کمک می‌کنند.بررسی ویژگی‌های آکوستیکی بلندگوهادر آزمایشگاه‌های صوتی، از میکروفون‌های میدان آزاد برای اندازه‌گیری پاسخ فرکانسی بلندگوها استفاده می‌شود. بلندگوها در یک اتاق بدون انعکاس صدا نصب میشوند و میکروفون‌های میدان آزاد در فاصله معینی از بلندگوها قرار می‌گیرند این میکروفون‌ها صدایی که توسط بلندگوها ایجاد میشود را در شرایطی که امواج صوتی به‌طور مستقیم حرکت می‌کنند، اندازه‌گیری می‌کنند و به مهندسین صدا کمک می‌کنند تا کیفیت و دقت بلندگوها را تحلیل و بهبود دهند.میکروفون میدان فشارمیکروفون‌های میدان فشار (Pressure Field Microphones) برای اندازه‌گیری امواج صوتی در محیط‌های بسته‌ای که امواج صوتی به دیوارها و سطوح دیگر منعکس می‌شوند، طراحی شده‌اند. این میکروفون‌ها فشار امواج صوتی را به‌طور دقیق اندازه‌گیری می‌کنند و برای اندازه‌گیری سطح فشار صوتی در فضاهای کوچک یا اتاق‌های دارای انعکاس صدا مناسب هستند.این میکروفون‌ها معمولاً در آزمایشگاه‌های صوتی، اتاق‌های تست صدا، و جاهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق فشار صوتی وجود دارد، استفاده می‌شوند. الگوی قطبی آنها همه‌جهتی است، یعنی صدا را به‌طور یکنواخت از تمامی جهات دریافت می‌کنند.در زیر مثالهایی از کاربرد میکروفونهای میدان فشار بیان میشود:تست آکوستیک خودرودر تست آکوستیک خودرو، میکروفون‌های میدان فشار در داخل کابین خودرو نصب می‌شوند تا میزان صدای داخلی را اندازه‌گیری کنند. هنگامی که صدا از موتورها، لاستیک‌ها و سیستم‌های دیگر منتشر می‌شود، این میکروفون‌ها فشار امواج صوتی را در نقاط مختلف کابین اندازه‌گیری کرده و داده‌های دقیق برای تجزیه و تحلیل مهندسین فراهم می‌کنند. این داده‌ها به بهبود عایق صوتی و کاهش نویز داخل خودرو کمک می‌کنند.اندازه‌گیری صدا در اتاق‌های تست صدادر اتاق‌های تست صدا یا اتاق‌های جذب صوت (مثلاً در آزمایشگاه‌های صوتی)، از میکروفون‌های میدان فشار برای اندازه‌گیری دقیق فشار صوتی استفاده می‌شود. این اتاق‌ها طراحی شده‌اند تا حد امکان انعکاس صدا را کاهش دهند. میکروفون‌های میدان فشار در نقاط مختلف اتاق قرار می‌گیرند و فشار امواج صوتی را که از منابع صدا (مثلاً بلندگوها) منتشر می‌شود، اندازه‌گیری می‌کنند. این داده‌ها به تحلیل پاسخ فرکانسی و دیگر ویژگی‌های صوتی اتاق کمک می‌کند.میکروفون تصادفیمیکروفون‌های تصادفی (Random Incidence Microphones) برای اندازه‌گیری صدا در محیط‌هایی که امواج صوتی از جهات مختلف به میکروفون می‌رسند طراحی شده‌اند. این نوع میکروفون‌ها برای اندازه‌گیری سطح فشار صوتی در محیط‌های پر نویز یا فضاهای باز که صدا از چند جهت به میکروفون می‌رسد استفاده می‌شوند.این میکروفون‌ها دارای الگوی قطبی همه‌جهتی هستند، به این معنی که صدا را به طور یکنواخت از تمامی جهات دریافت می‌کنند. میکروفون‌های تصادفی معمولاً در محیط‌های صنعتی، مناطق شهری پر سروصدا و یا در فضای باز برای مانیتورینگ نویز محیطی استفاده می‌شوند.دو مثال از موارد کاربرد میکروفونهای تصادفی عبارتند از:مانیتورینگ نویز محیطی در مناطق شهریدر مناطق شهری پر سر و صدا، از میکروفون‌های تصادفی برای اندازه‌گیری و تحلیل سطح نویز استفاده می‌شود. این میکروفون‌ها در نقاط مختلف شهر نصب می‌شوند تا صداهای منابع مختلف مانند ترافیک، ساخت و ساز، و فعالیت‌های انسانی را اندازه‌گیری کنند. نتایج حاصل از این میکروفون‌ها به تحلیل و مدیریت نویز شهری و بهبود کیفیت زندگی ساکنان کمک می‌کند.اندازه‌گیری نویز صنعتی در محیط‌های کارخانه‌ایدر محیط‌های کارخانه‌ای که ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی صداهای مختلفی تولید می‌کنند، از میکروفون‌های تصادفی برای اندازه‌گیری سطح نویز استفاده می‌شود. این میکروفون‌ها در نقاط مختلف کارخانه نصب می‌شوند تا نویزهای حاصل از ماشین‌آلات را به‌طور دقیق ثبت کنند. داده‌های جمع‌آوری شده به مدیران کارخانه کمک می‌کند تا اقدامات لازم برای کاهش نویز و حفاظت از سلامت کارگران انجام دهند.این میکروفون‌ها برای محیط‌هایی که صدا از چندین جهت وارد می‌شود و اندازه‌گیری دقیق سطح نویز اهمیت دارد، بسیار کارآمد هستند.پارامترهای کلیدی در انتخاب میکروفون۱. پاسخ فرکانسی (Frequency Response)پاسخ فرکانسی نشان‌دهندهٔ توانایی میکروفون در دریافت و تبدیل امواج صوتی در گستره‌ای از فرکانس‌ها به سیگنال‌های الکتریکی است. معمولاً پاسخ فرکانسی به صورت نموداری است که محور افقی آن فرکانس و محور عمودی سطح فشار صوتی است.(شکل 2) یک پاسخ فرکانسی صاف به معنای دریافت دقیق و بدون تغییر تمامی فرکانس‌ها است. این ویژگی به‌خصوص در اندازه‌گیری‌های علمی و مهندسی بسیار مهم است، زیرا دقت در دریافت تمامی فرکانس‌ها ضروری است.شکل 5: نمودار پاسخ فرکانسی میکروفون SM57تصویر بالا نشان‌دهنده نمودار پاسخ فرکانسی میکروفون SM57 در فرکانس‌های مختلف است. اگرچه دامنه پاسخ فرکانسی میکروفون SM57 نشان می‌دهد که میتواند صدا را تا حداقل فرکانس 40 هرتز دریافت کند، اما در 40 هرتز، حساسیت میکروفون 12 دسی‌بل کمتر از خط میانگین است. (که با 0 دسی‌بل در محور Y نشان داده شده است). همچنین، حساسیت میکروفون در فرکانس 15,000 هرتز (انتهای سمت راست نمودار) در محدوده بالایی حدود 8 دسی‌بل کاهش یافته است. در محدوده 40 هرتز تا 15 کیلوهرتز، کاهش کوچکی در پاسخ در حدود 400 هرتز و افزایش بزرگی بین 2 کیلوهرتز تا 12 کیلوهرتز مشاهده می‌شود. این مطلب نشان می‌دهد که دامنه پاسخ فرکانسی گاهی می‌تواند گمراه‌کننده باشد و بهتر است برای فهم دقیق پاسخ فرکانسی یک میکروفون به نمودار پاسخ فرکانسی و محدوده‌ای که میخواهیم اندازه‌گیری کنیم با دقت بیشتری توجه کرد.۲. الگوی قطبی (Polar Pattern)الگوی قطبی نشان می‌دهد که میکروفون صدا را از کدام جهات بهتر دریافت می‌کند. این الگو معمولاً به صورت دیاگرامی دایره‌ای شکل نمایش داده می‌شود:همه‌جهتی (Omnidirectional): صدا را از تمامی جهات به‌طور یکسان دریافت می‌کند.کاردیودی (Cardioid): صدا را بیشتر از جلو و کمتر از پشت دریافت می‌کند.شکل هشت (Figure-8): صدا را از جلو و پشت به یک اندازه دریافت می‌کند، ولی از کناره‌ها کمتر.انتخاب میکروفون بر اساس الگوی قطبی مناسب به نوع کاربرد میکروفون بستگی دارد. برای اندازه‌گیری صدا در محیط‌هایی که صدا از چندین جهت می‌آید، الگوی همه‌جهتی معمولاً بهتر است.۳. حساسیت (Sensitivity)حساسیت میکروفون نشان‌دهندهٔ توانایی آن در تبدیل فشار صوتی به سیگنال الکتریکی است. معمولاً حساسیت به صورت ولتاژ خروجی بر حسب میلی‌ولت در ازای فشار صوتی یک پاسکال (mV/Pa) بیان می‌شود. میکروفون‌های حساس‌تر، قادر به دریافت صداهای ضعیف‌تر هستند و سیگنال خروجی قوی‌تری تولید می‌کنند. این ویژگی در اندازه‌گیری‌هایی که دقت و حساسیت بالا مورد نیاز است، بسیار مهم است.۴. حداکثر سطح فشار صوتی (Maximum Sound Pressure Level)حداکثر سطح فشار صوتی (SPL) بالاترین سطح صدا است که میکروفون می‌تواند بدون ایجاد اختلال و تغییر در سیگنال، اندازه‌گیری کند. این مقدار معمولاً به دسی‌بل (dB) بیان می‌شود. میکروفونی با SPL بالا می‌تواند صداهای بسیار بلند را بدون اشباع یا تخریب سیگنال اندازه‌گیری کند. این ویژگی برای اندازه‌گیری صداهای بلند در محیط‌های پر نویز یا در آزمایشگاه‌هایی که تست‌های صوتی با شدت بالا انجام می‌شود، بسیار مهم است.کارت داده برداریکارتهای داده برداری صوت و ارتعاشات برند NI، برای آزمون‌ها و تحقیقات مختلف مهم هستند. این کارت‌ها می‌توانند داده‌های صوتی و ارتعاشی را با دقت بالا جمع‌آوری و تحلیل کنند.کارت USB-4431 از برند NI، یکی از محصولات معروف این برند است که برای جمع‌آوری داده‌های صوتی و ارتعاشی استفاده می‌شود. این کارت می‌تواند به‌طور مستقیم با از طریق درگاه ارتباطی USB ارتباط برقرار کند و داده‌های جمع‌آوری شده را به سیستم‌های محاسبه‌ی مرکزی و نرم‌افزارهای تحلیلی منتقل کند.این کارت‌ها در زمینه‌های مختلفی از جمله تحقیقات علمی، آزمون‌های صنعتی، و تحقیقات زیستی کاربرد دارند. از طرفی، این کارت‌ها به دلیل دقت بالا و قابلیت‌های تحلیلی آن‌ها، می‌توانند به افزایش دقت و کیفیت تحلیل‌ها کمک کنند.اشکاناشکانTue, 29 Oct 2024 02:27:23 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/بررسی-روش-های-حذف-نویز-nc-در-سیستم-های-صوتی-lbmlztqzqrobدر پدیده‌های صوتی، نویز یک موضوع مهم است. نویز به معنی آلودگی صوتی است. در علوم و مهندسی به سیگنالهای ناخواسته که بر سیگنال‌های اصلی اثر نامطلوب می‌گذارد نویز میگویند. منبع نویز می‌تواند هر عامل خارجی از صدای اتومبیل‌ها گرفته تا صدای ساختمان‌سازی باشد. منابع اصلی نویز شامل منابع طبیعی نویز صوتی مانند رعد و برق، بهمن، زلزله، فوران آتشفشان، صدای حیوانات است و منابع مصنوعی عواملی مانند کارهای ساختمانی، حمل‌ونقل، صنایع، هیاهوی جمعیت و آلات موسیقی هستند. برای کاهش نویز، راه‌های مختلفی وجود دارد. در حالت کلی راه‌های مقابله با نویز در سیستم‌های صوتی را می‌توان به دو گروه اصلی دسته‌بندی کرد:1- روش‌های غیرفعال جداسازی نویز (Passive Noise Isolation) که به اختصار PNI2- روشهای فعال حذف نویز (Active Noise Cancelation) که به اختصار ANCدر این مقاله به صورتی جامع به بررسی روشهای حذف نویز (Noise Cancelation) در سیستم‌های صوتی بخصوص روشهای ANC می‌پردازیم.روشهای غیرفعال جداسازی نویز (Passive Noise Isolation)احتمالا هنگام خرید هدفون یا earbuds با اصطلاحات تخصصی مختلفی روبرو شده‌اید. دوتا از معمول‌ترین این اصطلاحات Passive Noise Isolation و Active Noise Cancelation هستند. هدف هر دو روش‌ حذف صداهای ناخواسته بیرونی است تا با کمترین مزاحمت به محتوای مورد علاقه خود گوش بدهید.در روش PNI که به آن روش غیرفعال جداسازی نویز (Passive Noise Isolation) یا PNC نیز میگویند با استفاده از تجهیزات سخت‌افزاری و فیزیکی سعی می‌شود ورود نویز خارجی به فضای مورد نظر مسدود (Block) شود. برای مثال در هدفون‌ها با استفاده از فوم‌هایی که متناسب با گوش کاربر طراحی شده‌اند سعی میشود تا از ورود صداهای محیط به فضای شنوایی جلوگیری کرد.تصویر 1: فوم هدفون که یکی از اهداف اصلی آن جداسازی صداهای محیط از فضای پخش استعلاوه بر ارزان‌تر و مقرون به صرفه‌تر بودن روشهای PNI یکی دیگر از مهمترین مزیت‌های روشهای PNI عدم نیاز این روش‎‌ها به منبع تغذیه (باتری) است. درحالی که در روش‌های فعال حذف نویز یا ANC نیاز است تا سیگنال‌های دریافتی توسط یک پردازنده Digital Signal Processing پردازش شده و حذف نویز انجام شود که این ماژول الکترونیکی نیاز به یک منبع تغذیه یا باتری دارد.صنایع مختلفی مخاطب روشهای حذف نویز غیرفعال هستند. از مهمترین این صنایع صنعت خودروسازی و صنعت ساختمان هستند. برای مثال در صنعت خودروسازی سعی می‌شود تا با روشهای مختلف از ورودی صدای موتور به داخل فضای خودرو جلوگیری شود. در نتیجه انجام این کار برای سرنشینان خودرو تجربه بهتری فراهم می‌‎آید. یا برای مثال در صنعت ساختمان با استفاده از پنجره‌های دو جداره، درب‌های عایق یا دیوارهایی با متریال مقاوم در برابر انتقال صوت سعی می‌شود فضای خانه را در برابر ورود صداهای ناخواسته بیرونی محافظت کرد.روش‌های فعال حذف نویز (Active Noise Cancelation)به لطف رشد روز افزون تکنولوژی و استفاده از آن در صنعت صوت استفاده از روش‌های فعال حذف نویز دیگر یک ویژگی لوکس نیست. هرچند اولین ثبت اختراع در رابطه با روشهای فعال حذف نویز در سال 1930 و توسط دکتر لوگ (Dr. Lueg) انجام شد. اما بنظر میرسد خود او هم تصور نمیکرد تا روشهای ANC به این شدت در صنایع مختلف و بین مردم پرکاربرد شود.اصل حاکم بر روش‌های ANC قانون فیزیکی جمع‌پذیری امواج صوتی است. به عبارت دیگر اگر بتوانیم یک موج صوتی با شدت برابر و فازی مخالف با موج منبع اصلی صوت ایجاد کنیم این دو موج صوتی یکدیگر را خنثی کرده و صدایی شنیده نخواهد شد.تصویر 2: دو موج صوتی با فاز قرینه یکدیگر را خنثی می‌کنند.تاریخچه تکامل ANCهمانطور که در بالا گفتیم امواج صوتی بر روی هم اثر میگذارند و در صورتی که یک موج صوتی با فاز قرینه از موج صوتی مرجع ایجاد کنیم میتوانیم شدت صدا را کاهش دهیم. همچنین اگر شدت موج قرینه برابر با شدت موج مرجع باشد میتوان کلا آن صدا را حذف کرد. در روش‌های ANC موج مرجع توسط یک میکروفون دریافت می‍شود (صدای نویزها مانند صدای محیط موج مرجع هستند)، سپس توسط یک پردازنده الکترونیکی موج دریافت شده پردازش شده و یک موج صوتی قرینه با آن تولید می‌شود در نهایت موج توسط بلندگو در فضا پخش می‌شود و باعث کاهش صدای نویز می‌شود. همانطور که میتوان از آنچه گفته شده فهمید، فرآیند دریافت صدا، پردازش آن و پخش صدای قرینه باید با سرعت بسیار بالایی انجام شود تا موج قرینه همزمان با موج اصلی پخش شده و باعث کاهش شدت آن شود.مدارهای الکترونیکی اولیه که برای این منظور بکار می‌رفتند چون سرعت پاسخ پایینی داشتند نتیجه خوبی نداشتند. با پیشرفت علم تراشه‌ها این مشکل تا حدود بسیار زیادی حل شد و در نتیجه امروزه سیستمهای حذف نویز از کیفیت بسیار مطلوبی برخوردار هستند.انواع روش‌های فعال حذف نویزتصویر زیر کلیت فرآیند حذف نویز فعال را نشان میدهد.تصویر 3مطابق تصویر 3 ابتدا صدای ناخواسته محیط توسط یک میکروفون یا ضبط کننده صدا دریافت می‌شود. چون صدای دریافتی از محیط یک سیگنال آنالوگ است برای اینکه بتوانیم پردازش‌های لازم را بر روی آن انجام دهیم، باید ابتدا توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D Converter) سیگنال صوت را به سیگنال دیجیتال تبدیل کرد. سپس سیگنال دیجیتال به پردازنده سیگنال دیجیتال (Digital Signal Processors) که به اختصار به آن DSP می‌گویند ارسال می‌شود. پردازنده DSP توسط شرکت سازنده سیستم ANC کدنویسی می‌شود تا با استفاده از الگوریتم‌هایی خاص نویز را از صدای اصلی حذف کند. درون DSPها نویزهای صدای دریافتی پردازش می‌شود تا صدایی با فاز قرینه و شدت مشابه این نویزها تولید کند. در نهایت سیگنال پردازش شده توسط یک مبدل دیجیتال به آنالوگ به امواج آنالوگ تبدیل و توسط بلندگو این صدا در فضای مورد نظر پخش می‌شود.الگوریتمهایی که در DSPها کدنویسی میشوند یکی از مهمترین قسمتهای سیستم‌های ANC هستند. هرچقدر این الگوریتم‌ها سریعتر و دقیق‌تر باشند و در برابر پردازش صداهای تصادفی انعطاف‌پذیری بالاتری داشته باشند نتیجه نهایی حذف نویز مطلوب‌تر خواهد بود. بخش زیادی از تفاوت کیفیت حذف نویز در هدفون‌های برندهای مختلف مانند Apple، سونی، Sennheiser ،Bang & Olufsen و غیره نیز در همین الگوریتم‌های متفاوتی است که این شرکتها استفاده می‌کنند.الگوریتم‌هایی که در روش‌های حذف نویز فعال کاربرد دارند را می‌توان به سه گروه دسته‌بندی کرد.1- حذف نویز فعال پیش‌نگر (Feed Forward ANC)احتمالا حذف نویز فعال Feed Forward را بتوان ساده‌ترین روش ANC در نظر گرفت. در این روش یک میکروفون در قسمت بیرونی گوشی (هدفون) قرار می‌گیرد. این روش ANC به دو منظور استفاده می‌شود:1- برای شنیدن صداهایی که خارج از هدفون وجود دارند که به آن صدای جانبی یا sidetone نیز میگویند.2- به منظور شنیدن صدای خودتان هنگامیکه از طریق هدفون در حال مکالمه تلفنی هستید. در واقع در مکالمه تلفنی با استفاده از هدفون اگر زمانی که صحبت می‌کنید صدای خودتان را نتوانید بشنوید مکالمه آزار دهنده خواهد بود.صدای دریافتی توسط میکروفون چه یک صدای ناگهانی باشد یا صدایی کلی در محیط باشد با استفاده از یک DSP پردازش می‌شود تا صداهایی که در محدوده فرکانس شنوایی انسان هستند مشخص شوند. سپس بلافاصله پردازش بر روی صداهای دریافتی انجام می‌شود و سپس صدای حذف کننده نویز (که شدتی برابر با صدای دریافتی و فاز قرینه دارد) درون فضای هدفون پخش می‌شود. در نتیجه این عمل گوش نمی‌تواند صدای نویز را بشنود (تصویر 4). علیرغم اینکه در روشهای Feedforward ANC از الگوریتمهای پیچیده‌ای برای حذف نویز استفاده می‌شود اما صدای نویز دریافتی توسط میکروفون خارجی و صدای نویز شنیده شده در فضای داخلی هدفون شدت متفاوتی دارند و این تفاوت در پردازشهای DSP لحاظ نمی‌شود. در نتیجه دقت روش‌های Feedforward زیاد نیست.2- حذف نویز فعال بازخوردی (Feedback ANC)تمام هدفون‌ها از روش‌های PNI (استفاده از فوم روی گوشی هدفون) برای حذف بخشی از نویزها استفاده می‌کنند. در نتیجه در روش Feedforward چون شدت صدای نامطلوب محیط با صدای داخل فضای هدفون به دلیل وجود فوم متفاوت است و میکروفونی که صدای محیط را دریافت می‌کند خارج از هدفون قرار دارد کیفیت حذف نویز تحت تاثیر قرار می‌گیرد.در حذف نویز فعال بازخوردی میکروفونی که وظیفه دریافت صداها مزاحم محیط را دارد در فضای داخلی هدفون قرار می‌گیرد و دیگر میکروفنی در فضای بیروی قرار ندارد.3- حذف نویز فعال ترکیبی (Hybrid ANC)در روش ترکیبی هم در فضای خارجی هدفون و هم در فضای داخلی هدفون از میکروفون استفاده می‌شود. این روش ترکیب روش feedforward و روش feedback است. وظیفه میکروفون داخلی تصحیح خطای حاصل از پردازش صدای میکروفون خارجی است. به همین دلیل به این روش حذف نویز فعال بازخوردی Feedback ANC می‌گویند. در تصویر 4 می‌توان محل قرارگیری میکروفون اصلی (مورد 1) و میکروفون بازخوری (مورد 4) را دید.تصویر 4: شماتیکی از حذف نویز ANC و محل قرارگیری میکروفون‌های خارجی و داخلمثالهایی از کاربرد روش‌های ANCشایع‌ترین کاربرد روشهای حذف نویز در سیستمهای صوتی مانند هدفون‌ها و هدست‌های بی‌سیم (wireless) است. از کاربردهای دیگر این روش‌ها بکارگیری آنها در فضای داخلی اتومبیل است. در واقع در اتومبیل‌ها بخصوص خودروهای لاکژری سعی می‌شود تا علاوه بر استفاده از روش‌های PNI با استفاده از روش فعال نیز صدای مزاحم داخل کابین سرنشینان به حداقل برسد و تجریه بهتری از سواری برای سرنشینان فراهم شود. (تصویر 5)تصویر 5: شماتیکی از محل قرارگیری میکروفون‌ها و بلندگو‌ها در فضای خودرویکی دیگر از موارد استفاده از روش‌های ANC داخل فضای حمل بیمار آمبولانس‌ها است. آمبولانس‌ها زمانی که در حال حمل بیمار هستند باید آزیر خود را روشن کنند. این صدای بلند آژیر میتواند برای بیمار که احتمالا حال وخیمی دارد بسیار آزار دهنده باشد. برای همین با استفاده از روشهای ANC سعی می‌شود صدای مزاحم آژیر در فضای داخلی حذف شود. در مقاله‌ای تفاوت صدای داخل کابین آمبولانس برای حالت استفاده از روشهای ANC و عدم استفاده از روشهای ANC بررسی شده است. تصویر 6 نمایش دهنده صدای داخل کابین آمبولانس برای حالتی است که از روشهای ANC استفاده نمی‌شود.تصویر 6: صدای دریافتی توسط میکروفن برای حالتی که از روش ANC استفاده نمی‌شود.بعد از استفاده از روشهای حذف نویز فعال صدایی که توسط میکروفونها در داخل فضای کابین دریافت می‌شود به صورت زیر است. (تصویر 7)تصویر 7: صدای دریافت شده توسط میکروفون داخل فضای آمبولانس بعد از استفاده از روشهای ANCتجهیزات داده‌برداری و مهندسی صداحال که با مبانی پایه‌ای حاکم بر روشهای ANC آشنا شدیم میتوانیم به کاربرد تجهیزات داده برداری برای مهندسی صدا بپردازیم. یکی از مهمترین بخش‌ها در روشهای ANC الگوریتم‌های استفاده شده هستند. محقیقن برای دستیابی به الگوریتم‌هایی که در سریعترین زمان ممکن و به بهتری شکل بتوانند نویزها را حذف کنند نیازمند بهبود و ساخت الگوریتم‌های حذف نویز هستند. برای این منظور در آزمایشگاه‌ها با استفاده از میکروفون‌ها، کارتهای داده‌برداری و پردازنده‌های مانند CPU یا GPU یا FPGA به انجام تحقیقات می‌پردازند.شرکت نشنال اینسترومنتز یا ni به عنوان پیشرو ترین شرکت در تولید تجهیزات داده‌برداری سخت‌افزارهای جامعی برای این منظور دارد. تجهیزات تخصصی ni برای صوت را می‌توان از دیدگاه‌های مختلفی به دسته‌های متفاوتی دسته‌بندی کرد.1- تجهیزاتی برای پردازش با CPU و GPUدسته اول تجهیزات داده‌برداری PCI یا USB و یا تجهیزات cDAQ و PXI هستند. این تجهیزات اطلاعات دریافت شده را به کامپیوتر ارسال می‌کنند تا پردازش‌های لازم روی سیگنالهای دریافتی بر روی CPU یا GPU (کارت گرافیک) در کامپیوتر انجام شود.نمونه‌ای از تجهیزات داده برداری که در این دسته قرار می‌گیرند عبارتند از:کارت داده‌برداری NI USB-4431 (لینک)کارت داده‌برداری NI USB-4432 (لینک)کارت داده‌برداری NI PCI-4461 (لینک)کارت داده‌برداری NI PCI-4462 (لینک)ماژول cDAQ مدل NI-9231 (لینک)ماژول cDAQ مدل NI-9234 (لینک)ماژول PXI-4498 (لینک)ماژول PXI-4461 (لینک)2- تجهیزاتی برای پردازش با FPGAدسته دوم تجهیزاتی هستند که با استفاده از پردازنده‌های FPGA به پردازش سیگنال‌های دریافتی می‌پردازند. پردازنده‌های FPGA به دلیل ساختار درونی که دارند سرعت پردازش بسیار بالاتری در مقایسه با CPU و GPU دارند. از تجهیزات داده‌برداری شرکت National Instruments که در این دسته قرار می‌گیرند تجهیزات cRIO هستند که دارای پردازنده FPGA میباشند. ماژولهای cRIO و cDAQ مشابه هستند و تفاوت آنها در شاسی‌های استفاده شده است. در تصویر 8 یک شاسی cRIO و یک شاسی cDAQ در کنار هم نمایش داده می‌شوند.این مقاله برگرفته از ni-daq.ir است.اشکاناشکانTue, 02 Apr 2024 21:25:21 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/مثالی-برای-نحوه-انتخاب-ماژول-cdaq-متناسب-با-نیاز-کاربر-tbhzizzqbcy2در این مقاله میخواهیم با ارائه یک مثال عملی نحوه انتخاب یک سیستم cDAQ متناسب با نیاز کاربر را توضیح دهیم. در اینجا منظور از سیستم cDAQ مجموعه شاسی و ماژول مورد نیاز است.تعریف مسئلهفرض کنید یک شرکت تولید‌کننده کمپرسور برای اندازه‌گیری فشار از ترانسدیوسر فشار مدل HBM-P3MB-20 استفاده می‌کند. این شرکت نیاز دارد تا اطلاعات خروجی این سنسور را دریافت کرده و سپس در رایانه پردازش کند. برای انتخاب بهترین سیستم cDAQ به صورت زیر عمل می‌کنیم.تصویر 1: HBM-P3MB-20مراحل گام به گام انتخاب دستگاه cDAQ مناسبمرحله 1: مراجعه به دفترچه مشخصات فنی ترانسدیوسر فشاربا جستجوی ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 در گوگل دفترچه مشخصات فنی (data sheet) سنسور مورد نظر را پیدا می‌کنیم. مشخصاتی از فشارسنج که در انتخاب سیستم داده‌برداری ما موثر هستند عبارتند از:1- تکنولوژی بکار رفته در فشارسنج چیست؟ (Strain Gauge یا Piezo)2- آیا فشارسنج نیاز به تحریک الکتریکی دارد یا خیر؟ اگر نیاز دارد مقدار این ولتاژ چقدر است؟3- ولتاژ خروجی فشارسنج در چه بازه‌ای است؟ بعضی از فشارسنج‌ها دارای آمپلی‌فایر داخلی بوده و ولتاژ خروجی آنها در بازه ولت V است. برخی دیگر از فشارسنج‌ها دارای آمپلی‌فایر داخلی نیستند و ولتاژ خروجی آنها در حد میلی‌ولت mV است. بازه ولتاژ خروجی در انتخاب سیستم داده‌برداری مناسب بسیار اهمیت دارد.4- دقت سنسور (Sensitivity Tolerance)تصویر 2 مشخصات فنی ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 را نشان می‌دهد.تصویر 2: مشخصات فنی سنسور HBM-P3MB-20مرحله 2: جمع‌بندی اطلاعات مربوط به ترانسدیوسر فشاربراساس اطلاعات فنی سنسور متوجه می‌شویم که:ترانسدیوسر از تکنولوژی Strain gauge استفاده می‌کند.حداکثر فشار سنسور 20 بار است که از نام سنسور یعنی عدد 20 در عبارت HBM-P3MB-20 مشخص بود.ولتاژخروجی سنسور 2mV/V است، به این معنی که با توجه به منبع تغذیه ترانسدیوسر فشار ولتاژ خروجی در بازه میلی ولت است.حساسیت سنسور 0.2% است.همچنین در ادامه دفترچه فنی میتوان مشاهده کرد براساس پیشنهاد شرکت سازنده ولتاژ منبع تغذیه در چه بازه‌ای می‌باید باشد. (تصویر 3)تصویر 3: بازه ولتاژ تحریک پیشنهادی شرکت سازندهمطابق تصویر 3 شرکت سازنده پیشنهاد می‌کند تا ترانسدیوسر فشار به منبع تغذیه‌ای با بازه ولتاژ 0.5 تا 12 ولت متصل شود. فرض کنید ما از یک منبع تغذیه 10 ولتی برای تحریک سنسور فشار استفاده می‌کنیم. براساس اطلاعات تصویر 2 (ولتاژ خروجی برحسب mV/V) در صورت استفاده از منبع تغذیه 10 ولتی حداکثر ولتاژ خروجی سنسور عبارت است از2mV/V x 10V = 20 mVبه عبارت دیگر ولتاژ خروجی ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 در صورتی که به منبع تغذیه 10 ولتی متصل شود در بازه 20 – 0 میلی‌ولت خواهد بود. یعنی زمانیکه فشار در ورودی ترانسدیوسر 0bar باشد خروجی سنسور 0 ولت بوده و زمانی که فشار 20 بار باشد خروجی سنسور 20 میلی‌ولت است. (برای مثال در صورتیکه از منبع تغذیه 7 ولتی برای تحریک ترانسدیوسر استفاده کنیم 2mV/V x 6V = 12 mV بازه ولتاژ 0 – 12 میلی‌ولت خواهد بود.)همچنین با توجه به اینکه حساسیت سنسور 0.2% است به این معنی است که ولتاژ خروجی از سنسور می‌تواند دارای حداکثر خطای20mV x 0.2% = 0.04mVباشد. عدد 20 میلی‌ولت در رابطه بالا با فرض استفاده از منبع تغذیه 10 ولتی بدست آمده است.انتخاب دستگاه داده‌برداری مناسبمرحله 1: یافتن ماژول‌های متناسببا مشخص شدن ویژگی‌های سنسور متوجه‌می‌شویم که به یک سیستم داده‌برداری‌ نیاز داریم تا بتواند ولتاژ 20 میلی‌ولت را با دقت حداکثر 0.04 میلی‌ولت اندازه‌گیری نماید. برای این منظور در سایت NI و در قسمت ماژول‌های ولتاژ cDAQ به دنبال ماژولی با مشخصات مورد نظر میگردیم. (تصویر 4)تصویر 4: انتخاب ماژول ولتاژ cDAQبا توجه به اینکه سایت ni.com به کاربر امکان فیلتر کردن دستگاه‌ها براساس مشخصات مختلف را می‌دهد از این ویژگی استفاده می‌کنیم و انتخاب می‌کنیم تا ماژول‌هایی که قابلیت اندازه‌گیری ولتاژ در بازه‌های 500mV +/- و 200mV +/- را دارند انتخاب نمایش داده شوند. تصویر 5 ماژول‌های مورد نظر را نشان می‌دهد.تصویر 5: ماژول‌هایی با قابلیت حداکثر اندازه‌گیری ولتاژ 200mV+/- یا 500mV+/-مرحله 2: بررسی مشخصات فنی ماژول‌هادر این مرحله و بعد از اینکه تعدادی ماژول با قابلیت اندازه‌گیری ولتاژ مورد نیازمان پیدا کردیم باید سایر مشخصات ماژول‌ها را بررسی بکنیم تا متناسب‌ترین دستگاه را انتخاب نماییم. از جمله سایر مشخصات ماژول‌ها که هنگام انتخاب مناسبترین ماژول باید به آنها توجه نمود موارد زیر هستند:1- تعداد کانال‌های ورودی ماژولتعداد کانال‌های ماژول نشان دهنده حداکثر سنسوری است که می‌توان به صورت همزمان به ماژول متصل نمود. برای مثال ماژول NI-9205 دارای 32 کانال ورودی است که به معنی اتصال 32 سنسور به صورت همزمان به آن است.2- نوع کانال‌های ورودی ماژول (Single Ended or Differential)نوع کانال ورودی به معنی این است که شما می‌خواهید ولتاژ خروجی از سنسور را به صورت مطلق و نسبت به ولتاژ زمین (ground) مدارهای الکتریکی اندازه‌گیری نمایید یا می‌خواهید اختلاف ولتاژ را اندازه‌گیری نمایید. دستگاه‌هایی که قابلیت اندازه‌گیری ولتاژ single ended را دارند می‌توانند ولتاژ differential را نیز اندازه‌گیری نمایند.3- سرعت داده‌برداری یا sample rateسرعت داده‌برداری بیانگرحداکثر تعداد دیتا در ثانیه است که دستگاه می‌تواند دریافت کند. برای مثال ماژول NI-9205 دارای سرعت 250kS/s است. به این معنی که دستگاه می‌تواند حداکثر 250.000 داده در ثانیه دریافت کند. نکته‌ای که در مورد Sample Rate باید به آن توجه کرد اینست که سرعت داده‌برداری برای کل کانال‌های دستگاه است. یعنی اگر شما تنها از یک کانال دستگاه استفاده نمایید می‌توانید در هر ثانیه 250.000 داده را دریافت نمایید، اما اگر همزمان از 2 کانال دستگاه استفاده کنید حداکثر تعداد داده‌هایی که هر کانال می‌تواند دریافت کند 250.000/2=125.000 داده است. اگر از 32 کانال دستگاه همزمان استفاده کنید سرعت داده‌برداری هر کانال 7812.5 نمونه بر ثانیه می‌شود.4- رزولوشنرزولوشن نشان دهنده دقت تبدیل داده‌های آنالوگ به دیجیتال است. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه پیشنهاد می‌شود به مقاله “مبانی سیستم‌های دریافت داده از سنسور” مراجعه نمایید.برای مثال مطابق تصویر 5 ماژول NI-9205 دارای رزولوشن 16 بیت است. همچنین این ماژول دارای قابلیت تنظیم بازه اندازه‌گیری ولتاژ در بازه‌های 10V+/- و 5V+/- و 1V+/- و 200mV+/- است. حال اگر دستگاه را بر روی بازه 10V+/- قرار دهیم ولتاژ دستگاه و با توجه به رزولوشن 16 بیتی دستگاه حداقل ولتاژی که دستگاه می‌تواند اندازه‌گیری مطابق محاسبات زیر است.و اگر دستگاه را بر روی بازه 200mV+/- قرار دهیم ولتاژ دستگاه و با توجه به رزولوشن 16 بیتی دستگاه حداقل ولتاژی که دستگاه می‌تواند اندازه‌گیری مطابق محاسبات زیر است.البته نکته دیگری که باید در نظر گرفت دقت مطلق دستگاه (Absolute Accuracy) در بازه ولتاژ انتخابی است. با توجه به اطلاعات صفحه 7 دفترچه مشخصات فنی NI-9205 ، دقت مطلق ماژول با تغییر بازه اندازه‌گیری تغییر می‌کند. به عنوان مثال، در ± 10 ولت، دقت مطلق در مقیاس کامل 6.23 میلی ولت است. به این معنی که اندازه‌گیری تغییرات ولتاژی کمتر از 6.23 میلی ولت امکان‌پذیر نخواهد بود. حالا اگر بازه ولتاژ قابل اندازه‌گیری بروی ± 0.2 ولت یا همان 200mV تنظیم شود، دقت 174 میکرو ولت خواهد بود. اطلاعات مربوط به موارد دیگر مانند نویز و حساسیت را میتوان در سند پیوند بالا یافت.مرحله 3: مقایسه مشخصات ترانسدیوسر و ماژول و انتخاب ماژول مناسبمرحله نهایی مقایسه مشخصات فنی ترانسدیوسر با ماژول و در نهایت انتخاب ماژول مناسب‌ است. مهمترین پارامترهایی که در این مرحله باید مقایسه شوند:1- پاسخ فرکانسی ترانسدیوسر (Frequency Response)پاسخ فرکانسی یک سنسور نشان دهنده سرعت واکنش سنسور در برابر پدیده طبیعی است. مثلا یک سنسور فشار با پاسخ فرکانسی 4 کیلوهرتز یعنی این سنسور در هر ثانیه می‌تواند 4000 بار فشار را اندازه‌گیری نماید. پاسخ فرکانسی یک سنسور از جمله مشخصات ذاتی سنسور است. سنسورهایی که از تکنولوژی Stain Gauge استفاده می‌کنند دارای پاسخ فرکانسی پایین‌تری در مقایسه با سنسورهای پیزوالکتریک هستند.در دفترچه راهنمای بعضی از سنسورها به جای پاسخ فرکانسی (Frequency Response) از مفهمومی با نام (Resonance Frequency) استفاده می‌شود. در صورتی که فرکانس رزونانس اعلام شده در دفترچه مشخصات فنی را تقسیم بر 3 بکنیم تقریبا پاسخ فرکانسی را بدست می‌آوریم. برای سنسور HBM-P3MB-20 فرکانسی رزونانس سنسور مطابق تصویر 6 است.تصویر 6: فرکانس رزونانس ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20براساس اطلاعات تصویر 6 ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 دارای فرکانس روزونانس 15 کیلو هرتز است. در نتیجه بنابر آنچه گفتیم پاسخ فرکانسی دستگاه حدودا 5 کیلوهرتز است. به عبارت دیگر ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 در هر ثانیه می‌تواند حداکثر 5000 مرتبه فشار را اندازه‌گیری کند. بنابر تئوری نایکوییست (Nyquist Theorem) سرعت نمونه برداری دستگاه داده برداری باید حداقل 2 برابر پاسخ فرکانسی سنسور اندازه‌گیری باشد تا تمامی اطلاعات به دقت مناسب ثبت شود. بنابراین برای نمونه برداری از ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 که در هر ثانیه 5000 مرتبه فشار را اندازه‌گیری می‌کند، حداقل نرخ داده‌برداری ماژول مورد نظر باید 10kHz باشد. ماژول NI-9205 دارای سرعت داده‌برداری 250kS/s است. بنابراین از نظر سرعت داده‌برداری ماژول NI-9205 نیاز کاربر را برای دریافت داده‌های یک ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 تامین می‌کند.مطابق مطالبی که بالاتر در قسمت سرعت داده‌برداری گفته شد می‌توان حداکثر و به صورت همزمان 25 ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 را به ماژول NI-9205 متصل نموده و داده‌های خروجی از این 25 ترانسدیوسر را با حداکثر سرعت ممکن دریافت کرد.2- دقت خروجی سنسورمطابق تصویر 2 و با فرض استفاده از منبع تغذیه 10 ولتی، بازه ولتاژ ترانسدیوسر فشار 20 – 0 میلی ولت است. با توجه به اینکه حداکثر فشار قابلاندازه‌گیری توسط HBM-P3MB-20 برابر با 20 بار است از محاسبه زیر میزان تغییرات ولتاژ خروجی ترانسدیوسر به ازای هر 1bar تغییر فشار بدست می‌آید.با توجه به محاسبه فوق به ازای هر 1bar تغییر فشار ولتاژ خروجی ترانسدیوسر فشار 1mV تغییر می‌کند. بنابراین کارت داده‌برداری انتخاب شده باید قابلیت اندازه‌گیری 1mV را داشته باشد. مطابق محاسباتی که بالاتر و در قسمت رزولوشن انجام دادیم اگر بازه ولتاژ NI-9205 را که دارای رزولوشن 16 بیت است بر روی 10+/- ولت قرار دهیم حداقل ولتاژ قابل اندازه‌گیری 0.3 میلی‌ولت است که کمتر از 1 میلی ولت ترانسدیوسر فشار است. در نتیجه ماژول NI-9205 نیاز ما برای کار بار ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 را برآورده می‌کند. حتی می‌توان با قراردادن بازه اندازه‌گیری ولتاژ ماژول بر روی محدوده 200mV+/- فشارهای کمتر از یک bar را اندازه‌گیری کرد. زیرا در اینصورت حداقل تغییرات ولتاژ قابل اندازه‌گیری برای ماژول 6 میکرو ولت است.در نتیجه ماژول NI-9205 می‌تواند انتخاب مناسبی برای داده برداری از ترانسدیوسر فشار HBM-P3MB-20 باشد.منبعاشکاناشکانWed, 25 Jan 2023 20:06:07 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/چگونه-یک-سیستم-اندازه-گیری-pxi-مناسب-انتخاب-کنیم-plc1tzzumjygنمایی از یک دستگاه اندازه‌گیری PXI از شرکت National Instrumentsدر این مقاله می‌خواهیم به این سوال که چگونه یک دستگاه PXI مناسب انتخاب نماییم، پاسخ دهیم. همانطور که در مقاله انواع سخت‌افزار‌های شرکت NI معرفی شد، دستگاه‌های PXI یکی از انواع سخت‌افزار‌های شرکت NI هستند. از نظر عملکرد و قدرت دریافت و پردازش دیتا، تجهیزات PXI در رتبه اول تجهیزات سخت‌افزاری داده‌برداری قرار دارند. اما به دلیل عوامل مختلفی که در انتخاب یک دستگاه PXI مناسب دخیل است، در این مقاله به صورت جزئی‌تر به معرفی و نحوه انتخاب اجزای مختلف یک سیستم داده‌برداری PXI می‌پردازیم.سیستم داده برداری PXI چیست؟سیستم PCI eXtensions for Instrumentation که به اختصار PXI نامیده می‌شود یک پلتفرم مبتنی بر رایانه هستند که برای سیستم‌های اندازه‌گیری و اتوماسیون استفاده می‌شود. این پلتفرم مجموعه‌ای از سیستم‌های پردازش، خنک‌کاری، ماژول‌های اندازه‌گیری و درگاه‌های ارتباطی را در یک پکیج فراهم می‌آورد. در نتیجه این ویژگی‌ها، داده‌برداری‌های حساسی که نیاز به زماندبندی (Timing) و همزمان‌سازی بین اجزای مختلف (Synchronization) در آنها اهمیت بالایی دارد امکان‌پذیر می‌شود.بعد از آنکه درگاه‌های PCI و PCI Express توسط انجمن PCI-SIG اختراع و معرفی شد، پهنای باند برای انتقال دیتا به شکل قابل توجهی افزایش پیدا کرد. درواقع سیستم‌های PXI با بهره‌گیری از درگاه‌های PCI و PCI Express ویژگی‌هایی را در اختیار کاربران قرار دادند که تا پیش از آن در دسترس نبودند.هر سیستم PXI از قسمت اصلی تشکیل شده است:1- بدنه یا شاسی (Chassis)2- کنترلر (Controller)3- ماژول‌های جانبی (Modules)تصویر زیر این سه قسمت را در یک دستگاه PXI نشان می‌دهد.هنگام انتخاب شاسی‌، کنترلر و ماژول‌ها باید مواردی رعایت شوند تا سیستم نهایی هم متناسب با نیاز کاربر باشد و هم بهترین عملکرد را ارائه دهد. در ادامه به آن دسته از نکات کلیدی که هنگام انتخاب هریک از سه قسمت یک دستگاه PXI بایستی لحاظ کرد، اشاره می‌کنیم. در ابتدا بهتر است تا با انواع درگاه‌های یا اسلات‌های ارتباطی دستگاه‌های PXI آشنا شویم. اسلات‌های (SLOT) ارتباطی استفاده شده در سیستم‌های PXI شرکت NI سه دسته هستند.1- Standard PXI SLOT2- PXI Hybrid SLOT3- PXI Express SLOTتصویر زیر هر کدام از این اسلات‌ها و تفاوت ظاهری آنها را نمایش می‌دهد.انواع Slotهای مختلف مورد استفاده در دستگاه‌های PXIبا توجه به ویژیگی‌های مختلف هریک از این اسلات‌ها آشنایی با انواع آنها در زمان انتخاب شاسی و ماژول‌های اندازه‌گیری اهمیت دارد.1- انتخاب شاسی (Chassis)همانطور که پیش از این گفته شد شاسی یکی از 3 جزء اصلی یک دستگاه PXI است. شاسی در سیستم PXI تقریبا نقشی مانند کیس کامپیوتر دارد. یعنی وظیفه نگهداری کنترلر و ماژول‌ها، ارتباط بین ماژول‌ها با هم و ماژول‌ها با کنترلر و در نهایت سیستم خنک‌کاری (Cooling) دستگاه PXI است.هنگام انتخاب شاسی اولین نکته‌ای که باید مورد توجه قرار داد تعداد اسلات‌های مورد نیاز است. تعداد اسلات‌ها، نشان دهنده تعداد ماژول‌هایی است که به طور همزمان می‌توان از آنها استفاده کرد.نمایی از 2 شاسی متفاوت شرکت NIتصویر فوق دو شاسی 4 اسلات و 18 اسلات را نشان می‌دهد.دومین نکته‌ای که هنگام انتخاب یک شاسی باید به آن توجه کرد، تعداد هر یک از انواع اسلات‌های PXI و Hybrid PXI و PXI Express بر روی شاسی است. برای مثال شاسی PXIe-1071 چهار عدد اسلات دارد که یکی از این اسلات‌ها برای کنترلر بوده و سه اسلات دیگر از نوع Hybrid PXI هستند. درحالی که شاسی PXIe-1062Q دارای 8 اسلات است که یکی برای کنترلر بوده و به ترتیب 1 اسلات PXI Express و 2 اسلات Hybrid PXI و 3 اسلات Standard PXI دارد. جدول زیر مشخصات انواع شاسی‌های شرکت NI را نشان می‌دهد.در کنار دو نکته فوق که مهمترین عوامل در انتخاب شاسی هستند عوامل دیگری مانند ظرفیت سیستم خنک‌کاری، نوع منبع تغذیه (AC-DC) و پهنای باند سیستم سایر پارامترهای مهمی هستند که هنگام انتخاب شاسی باید به آنها توجه کرد. جدول زیر اطلاعاتی کلی از انواع شاسی‌ها را ارائه می‌دهد.جدول مشخصات انواع شاسی‌های شرکت NIدر تصویر زیر اجزای مختلف یک شاسی PXI را مشاهده می‌کنید. برخی از شاسی‌ها قابلیت نصب منبع تغذیه و سیستم خنک‌کاری اضافی را نیز دارا هستند.اجزای مختلف یک شاسی PXI2- انتخاب کنترلر (Controller)یکی دیگر ازاجزای اصلی یک سیستم PXI کنترلر است. وظیفه کنترلر علاوه بر پردازش داده‌های دریافتی مدیریت عملکرد ماژول‌ها و اجزای مختلف شاسی است. کنترلر دستگاه‌های PXI به دو صورت هستند:1- ماژول کنترلرهای ریموت با قابلیت اتصال به کامپیوترهای شخصی (Remote controller)2- کنترلرهای داخلی (PXI Embedded Controller)2-1- ماژول ریموت کنترلرهانطور که قبل از این گفته شد، در یک دستگاه PXI وظیفه کنترلر مدیریت ماژول‌ها، شاسی و پردازش اطلاعات است. با توسعه و دسترس‌پذیری کامپیوتر‌های شخصی شرکت NI به منظور کاهش هزینه‎‌ها برای مشتریان این امکان را فراهم آورده است تا کنترل دستگاه PXI توسط رایانه شخصی امکانپذیر باشد. برای این منظور باید یک PXI Remote Control Module در شاسی نصب شود تا قابلیت اتصال بین شاسی و کامپیوتر شخصی را فراهم آورد. قابلیت اتصال کامپیوتر با ماژول ریموت هم به صورت اتصال USB (بیشتر برای لپ‌تاپ‌ها) و هم به صورت اتصالات PCI , PCIe (برای کامپیوتر‌های رومیزی) امکانپذیر است. فقط باید توجه داشت به دلیل محدودیت پهنای باند پورتهای USB، در صورتی که با داده‌برداری‌هایی بسیار پرسرعت سروکار داریم که حجم اطلاعات زیادی در لحظه باید به کامپیوتر انتقال داده شود پیشنهاد می‌شود از ریموت‌های USB استفاده نشود.تصویر زیر اجزای یک کنترلر ریموت از نوع اتصال PCI را نمایش می‌دهد.یک پارامتر مهم در ماژول‌های کنترلر ریموت، کابل اتصال بین ماژول و کامپیوتر است. کابلهای اتصال ریموت کنترلر‌ها از دو نوع کابل‌های مسی یا کابل‌های فیبر نوری هستند. کابل‌های مسی قابلیت انتقال داده‌ بیشتری دارند اما داری محدودیت طولی (1 تا 10 متر) هستند. در حالیکه کابل‌های فیبر نوری (Fiber Optic) پهنای باند کمتری دارند، اما برای فاصله‌های طولانی حتی تا 100 متر نیز قابلیت استفاده دارند.برخی از ماژول‌های ریموت از هر دو نوع کابل‌ها پشتیبانی می‌کنند درحالیکه برخی دیگر تنها از یک نوع کابل پشتیبانی‌ می‌کنند. بنابراین به هنگام انتخاب ماژول بایستی به نوع کابلی که ماژول پشتیبانی می‌کند نیز توجه کرد.علاوه بر قابلیت اتصال به کامپیوتر‌های شخصی ماژول‌های ریموت کنترلر، قابلیت اتصال چند دستگاه PXI به صورت یک شبکه به یکدیگر را نیز فرآهم میاورند.2-2- کنترلر‌های داخلی (Embedded Controller)با پیشرفت تکنولوژی و کوچکتر شدن قطعات کامپیوتری امکان ساخت کنترلر‌هایی با قدرت بالا و ابعاد کوچک فراهم شد. در نتیجه شرکت NI با بهره‌گیری از این فرصت Embedded Controller را ارائه داد. مهمترین ویژگی کنترلرهای داخلی اتصال مستقیم آنها به شاسی است، در نتیجه این اتصال پهنای باند دریافت و انتقال اطلاعات بسیار بالا (در حدود GB/s 24) خواهد بود. برای داده‌برداری‌های بسیار پرسرعت و یا داده‌برداری با سرعت بالا و بصورت همزمان از چند ماژول مختلف استفاده از سیستم‌های PXI با کنترلر داخلی پیشنهاد می‌شود.در کنار توسعه روز افزون پردازنده‌ها (CPU)، شرکت NI همگام با این توسعه حرکت کرده است تا حداکثر قدرت پردازش را در اختیار کاربران قرار دهد.علاوه بر موارد فوق، بهره‌گیری از درگاه‌های USB و LAN بر روی این کنترلر‌ها این امکان را به کاربران می‌دهد تا بدون هیچ محدودیتی دستگاه‌های مختلف را به این کنترلر‌ها متصل نمایند. همچنین در embedded controller ها از هارد درایو‌ها (در بعضی مدل‌های قابل تعویض هم هستند) و RAMهایی با ظرفیت بالا استفاده شده تا کاربران کمترین محدودیتی به هنگام استفاده از این دستگاه‌ها احساس نکنند. تصویر زیر اجزای مختلف یک کنترلر داخلی را نمایش می‌دهد:3- ماژول‌ها جانبی (Modules)آخرین مرحله در تهیه یک دستگاه PXI انتخاب ماژول‌های اندازه‌گیری مورد نیاز است. شرکت NI تنوع بسیار زیادی در ماژول‌های اندازه‌گیری برای سیستم‌های PXI دارد. ماژول‌های PXI شرکت NI در 12 دسته‌بندی کلی هستند. این تنوع دسته‌بندی تقریبا کلیه نیاز‌های اندازه‌گیری در حوزه‌های مهندسی مکانیک، الکترونیک، مخابرات، سخت‌افزار، علوم پایه و بسیاری از حوزه‌های نظامی را پوشش می‌دهد. تصویر زیر انواع دسته‌بندی ماژول‌های PXI شرکت NI را نمایش می‌دهد.انواع ماژول‌های PXI شرکت NIدر مطالب فوق سعی شد نکات مهم که در زمان سرهم‌بندی (Configure) یک دستگاه PXI بایستی در نظر داشت ارائه شود. کارشناسان ما آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند، تنها کافیست با ما تماس بگیرید.منبع: سایت ni-daq.irاشکاناشکانThu, 19 May 2022 15:15:27 +0430https://virgool.ir/@ashkan.nm/انواع-سخت-افزار-های-شرکت-ni-v2abweeype9jاگر به سایت نشنال اینسترومنتز مراجعه کرده باشید با تنوعی بسیار زیادی از انواع محصولات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری شرکت NI روبرو خواهید شد. شناخت ویژگی‌ها و تفاوت‌های هر کدام از این محصولات به کاربر کمک می‌کند تا بتواند بهترین سخت‌افزارهای NI که نیازش را تامین کند انتخاب نماید.در این مقاله تصمیم داریم تا به بررسی انواع سخت‌افزارهای شرکت National Instruments بپردازیم. هدف از انجام این کار کمک به مخاطبین شرکت نشنال اینسترومنتز ایران برای انتخاب بهترین تجهیزات ممکن است.انواع تجهیزات سخت‌افزاریتجهیزات سخت‌افزاری شرکت NI را در کلی‌ترین شکل می‌توان به سه گروه زیر دسته‌بندی کرد:1- سیستم‌های مبتنی بر کامپیوتر (PC Based Systems)2- سیستم‌های CompactRIO3- سیستم‌های PXIدر ادامه به معرفی هر یک از تجهیزات فوق و مزایا و معایب آنها خواهیم پرداخت.نمودار درختی تجهیزات سخت‌افزاری اندازه‌گیری شرکت NIسیستم‌های مبتنی بر کامپیوتر (PC Based Systems)این دسته از تجهیزات سخت‌افزاری شرکت NI همانطور که از نام‌گذاری آنها برمی‌آید، تجهیزاتی هستند که به جمع‌آوری دیتا می‌پردازند و عملیات پردازش و تحلیل داده‌های دریافتی توسط این تجهیزات در کامپیوتر انجام خواهد شد. به عبارت دیگر در یک سیستم اندازه‌گیری و کنترل مبتنی بر کامپیوتر، محصولات سخت‌افزاری NI از طریق یکی از پورت‌های USB ،Ethernet ،PCI ،PCIe به رایانه شخصی یا لپ‌تاپ شما متصل می‌شوند. این دسته از سخت‌افزار‌های NI خود نیز شامل دو دسته‌بندی به صورت زیر هستند:1- سخت‌افزار‌های Multifunction I/O با قابلیت اتصال مستقیم به کامپیوتر2- سخت‌افزارهایی که از طریق CompactDAQ به رایانه متصل می‌شوند.تجهیزات Multifunction I/Oسخت‌افزارهای Multifunction I/O کارت‌های داده بردای هستند که از طریق درگاه‌های مختلف مانند USB یا PCI یا غیره به کامپیوتر متصل می‌شوند. بع از اتصال این دسته از سخت‌افزار‌ها به کامپیتور نیاز است تا نرم‌افزار درایور آنها با نام NI DAQmx برروی کامپیوتر نصب شود. بعد از نصب درایور می‌توان دیتا‌های خروجی از سنسورها را از طریق این سحت‌افزار‌های Multifunction I/O  به کامپیوتر منتقل کرد. همچنین با استفاده از برنامه‌هایی مانند LabVIEW میتوان این داده‌های دریافتی را پردازش و تحلیل نمود.در تصویر زیر نمونه‌ای از این محصولات را مشاهده می‌نمایید.Multifunction I/Oاز مزایای کارت‌های Multifunction I/O راحتی اتصال به رایانه و تنوع بسیار زیاد آنها است. بطوری که تقریبا تمام پارامترهای مهم مورد نیاز برای داده‌برداری را شامل می‍شوند. از جمله این ویژگی‌ها تنوع بسیار در سرعت داده‌برداری‌ (Sample Rate)، تنوع رزولوشن (از 12 تا 24 بیت)، تنوع در تعداد کانال ورودی (از 4 تا 64 کانال) است.تنها عیب این دسته از محصولات عدم قابلیت شخصی سازی بر اساس نیاز کاربر است. به این معنی که مثلا اگر کاربر بخواهد همزمان با تعدادی سنسور ارتعاش سنج پیزوالکتریک و ترموکوپل کار کند بایستی برای ارتعاش‌سنج‌ها یک کارت داده‌برداری تهیه نماید و برای ترموکوپل‌ها یک کارت دیگر تهیه کند. مشکلی که در تجهیزات CompactDAQ حل شده است.تجهیزات CompactDAQتجهیزات CompactDAQ دسته دیگری از محصولات مبتنی بر کامپیوتر شرکت NI هستند که هدف اصلی در این سری از محصولات قابلیت شخصی‌سازی سیستم اندازه‌گیری با توجه به نیاز کاربر است. درواقع در سری CompactDAQ کاربر میتواند با تهیه ماژول‌های مورد نیاز براساس نوع سنسور‌هایی که با آنها سروکار دارد مناسب‌ترین سیستم اندازه‌گیری را تهیه کند. این گروه از تجهیزات برای افرادی که به طور همزمان با سنسورهای بسیار متنوعی سروکار دارند بهترین و کم‌هزینه‌ترین انتخاب است.هر سخت‌افزار CompactDAQ از دو قسمت تشکیل می‌شود:1- شاسی (Chassis)2- ماژول‌های (Modules)در تصویر زیر نمونه‌ای از شاسی و ماژول‌ها را مشاهده می‌نمایید.اجزای cDAQدر واقع کاربر تنها یکبار برای تهیه شاسی هزینه می‌کند و سپس با تهیه ماژول‌هایی متناسب با نیازش که قیمتی به مراتب کمتر از کارت‌های Multifunction با مشخصات مشابه دارند نیاز داده‌برداری خود را تامین می‌نماید. تجهیزات CompactDAQ از طریق کابل USB یا پورت Ethernet به دستگاه کامپیوتر متصل شده و فرآیند پردازش و تحلیل داده‌های دریافتی درون کامپیوتر انجام خواهد شد. برای اطلاع از اینکه پورت USB برای شما مناسب‌تر است یا پورت Ethernet پیشنهاد می‌شود به مقاله "نحوه انتخاب کارت دیتا اکوزیشن براساس نوع گذرگاه (Bus)" مراجعه نمایید.البته شرکت NI یک سری از محصولات CompactDAQ با عنوان CompactDAQ Real-Time را نیز توسعه داده است که دارای پردازنده‌های داخلی (CPU) بوده و ترکیبی از کامپیوتر و کارت داده‌برداری هستند. با توجه به پیشرفت‌های سریعی که در دنیای پردازنده‌های کامپیوتر (CPU) هر روزه اتفاق می‌افتد معمولا CompactDAQ Real-Time چون امکان تعویض پردازنده آنها وجود ندارد زیاد توصیه نمی‌شوند.نمونه‌ای از دستگاه cDAQ-Real Timeسیستم‌های CompactRIOسیستم‌های CompactRIO مانند سیستم‌های CompactDAQ قابلیت اتصال ماژول‌های مختلف براساس نیاز کاربر را دارند. تفاوت اصلی سیستم‌های cRIO در بکارگیری پردازنده‌های FPGA درون این دسته از سیستم‌های اندازه‌گیری NI است. استفاده از پردازنده‌های FPGA امکان پردازش حجم بالاتری از اطلاعات را با سرعتی بالاتر از پردازنده‌های CPU فراهم می‌آورد. در صورتی که کاربر بخواهد خودش با برنامه نویسی در LabVIEW داده‌های دریافتی از سیستم‌های cRIO را پردازش نماید، بایستی با استفاده از Toolkitهای FPGA نرم‌افزار لب‌ویو برنامه‌نویسی را انجام دهد. همچنین شرکت NI با ارائه برخی نمونه‌های cRIO که علاوه بر پردازنده FPGA دارای پردازنده‌های CPU هستند این امکان را فراهم کرده است که کاربر بتواند از یک محصول که درواقع ترکیبی از cRIO و cDAQ است استفاده نماید.نمونه‌ای از دستگاه CompactRIOتجهیزات cRIO ابزاری مناسب برای تحقیقات پیشرفته، کنترل و مانیتورینگ صنعتی هستند.سیستم‌های PXIسیستم PXI ابزارهای مدولار با کارایی بالا هستند که انواع زیادی ماژول‌های I/O را ارائه می‌دهد. این I/Oها دارای عملکردهای همگام‌سازی اختصاصی (dedicated synchronization) هستند. محصولات PXI مناسب برای آزمایش و اندازه‌گیری برنامه‌های کاربردی از بازرسی تجهیزات تا تست اتومات خط تولید ارائه شده است. شرکت NI کمپانی پیشرو در صنعت PXI است بطوریکه طیف گسترده‌ای از محصولات و خدماتی را که ارائه می‌دهد در این صنعت پیشرو هستند.تصویری از یک دستگاه PXIهر دستگاه PXI از سه جز تشکیل می‌شود.1- بدنه یا شاسی (Chassis)2- کنترلر یا واحد پردازنده3- ماژول‌هادر تصویر زیر انواع این تجهیزات و چگونگی ارتباط آنها با یکدیگر را مشاهده می‌کنیدبا توجه به پیشرو بودن شرکت NI در حوزه داده‌برداری، امروز PXI یک استاندارد در صنعت داده‌برداری و اندازه‌گیری بوده و بیش از 50 شرکت در دنیا درحال تولید محصولاتی (ماژول‌هایی) متناسب با تجهیزات PXI هستند. همچنین واحد کنترلر محصولات PXI دارای تنوع بسیار زیادی از انواع پردازنده‌های FPGA و CPU‌های چند هسته‌ای بوده و این امر کاربران را قادر می‌سازد تا گستره‌ وسیعی از انواع اندازه‌گیری‌ها را انجام دهند.منبع: سایت ni-daq.irاشکاناشکانSun, 19 Dec 2021 12:21:47 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/انواع-ترموکوپل-و-ابزار-داده-برداری-مناسب-qa3jlcabws60سنجش میزان دما یکی از پرکاربردترین اندازه‌گیری‌هایی که انسان بخصوص در محیط‌های آزمایشگاهی و صنعتی با آن سروکار دارد. به همین جهت تنوع زیادی در ابزار اندازه‌گیری دما وجود دارد. دقت و بازه دمایی قابل اندازه‌گیری از مهمترین پارامترهای تفاوت انواع دماسنج‌ها با یکدیگر هستند.یکی از پرکاربردترین ابزار اندازه‌گیری دما بخصوص در محیط‌های صنعتی، ترموکوپل‌ها هستند. ترموکوپل‌ها انواع بسیاری دارند که در این مقاله به معرفی و ویژگی‌های هر یک از این انواع خواهیم پرداخت. همچنین در کنار انتخاب ترموکوپل ابزار مناسب داده‌برداری نیز از اهمیت بسیاری برخوردار است.ترموکوپل چیست؟ترموکوپل سنسوری است که برای اندازه‌گیری دما استفاده میشود. هر ترموکوپل از دو پایه سیم ساخته می‌شود. این سیم‌ها می‌توانند از فلزات مختلفی ساخته شوند. پایه‌های سیم در یک انتها به هم جوش داده میشوند و یک اتصال ایجاد می‌کنند. این محل اتصال نقطه‌ای است که دما اندازه‌گیری می‌شود. هنگامی که محل اتصال دچار تغییر دما میشود، مقداری ولتاژ تولید می‌کند. با اندازه‌گیری این ولتاژ و براساس نوع فلزات بکار رفته از روی جداول مربوطه می‌توان دما را بدست آورد.انواع مختلفی از ترموکوپل‌ها وجود دارد که هر کدام از نظر محدوده دما قابل اندازه‌گیری، دوام، مقاومت در برابر لرزش و مقاومت شیمیایی ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند. ترموکوپل‌های نوع J، K، T و E «فلز پایه» هستند. این ترموکوپل‌ها رایج‌ترین انواع ترموکوپل‌ها هستند. همچنین ترموکوپل‌های نوع R، S و B، ترموکوپل‌های «فلز خاص» هستند که در کاربردهای دمای بالا استفاده می‌شوند. تصویر زیر محدوده دمایی قابل اندازه‌گیری توسط انواع ترموکوپل‌ها را نشان می‌دهد.ترموکوپل‌ها در بسیاری از کاربردهای صنعتی و علمی استفاده می‌شوند. آنها را می‌توان تقریباً در تمام صنایع یافت: صنعت تولید برق، صنایع نفت و گاز، داروسازی، بیوتکنولوژی، سیمان، کاغذ و خمیر کاغذ، و غیره.علت اصلی انتخاب ترموکوپل‌ها معمولاً به دلیل هزینه کم، محدودیت دمای بالا (High Temperature Limit)، محدوده دمایی وسیع و ماهیت بادوامشان انتخاب می‌شوند. قبل از بحث در مورد انواع مختلف ترموکوپل، باید توجه داشت که یک ترموکوپل اغلب در یک غلاف محافظ قرار می گیرد تا آن را از محیط محلی جدا کند. این غلاف محافظ اثرات خوردگی را به شدت کاهش می‌دهد.انواع ترموکوپل‌ها1- ترموکوپل نوع Kترموکوپل نوع K (نیکل-کروم/نیکل-آلومل): نوع K رایج‌ترین نوع ترموکوپل است. از مهمترین ویژگی‌های این نوع قیمت ارزان، دقت بالا، نتایج قابل اعتماد (Reliable) و محدوده دمایی گسترده است.محدوده دما:درجه حرارت ترموکوپل، 454- تا 2300 فارنهایت (270- تا 1260 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد:  2.2C+/- یا 0.75٪+/-محدودیت های ویژه خطا: 1.1C+/- یا 0.4٪+/-2- ترموکوپل نوع Jترموکوپل نوع J (آهن/کنستانتان): نوع J نیز بسیار رایج است. محدوده دمایی کمتر و در دماهای بالا طول عمر کوتاه‌تری نسبت به نوع K دارد. از نظر هزینه و قابلیت اطمینان معادل نوع K است.محدوده دما:درجه حرارت ترموکوپل، 346- تا 1400 فارنهایت (210- تا 760 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد: 2.2C+/- یا 0.75٪+/-محدودیت های ویژه خطا: 1.1C+/- یا 0.4٪+/-3- ترموکوپل نوع Tترموکوپل نوع T (مس/کنستانتان): نوع T یک ترموکوپل بسیار پایدار است و اغلب در کاربردهای دمای بسیار پایین مانند کرایوژنیک یا فریزرهای بسیار کم استفاده می شود.محدوده دما:درجه حرارت ترموکوپل، 454- تا 700 فارنهایت (270- تا 370 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد: 1.0C+/- یا 0.75٪+/-محدودیت های ویژه خطا:  0.5C+/- یا 0.4٪4- ترموکوپل نوع Eترموکوپل نوع E (نیکل-کروم/کنستانتان): در محدوده دمای متوسط 540 درجه سانتی‌گراد و پایین‌تر نوع E سیگنال قوی‌تر و دقت بالاتری نسبت به نوع K یا نوع J دارد. برای جزئیات بیشتر به نمودار دما (پیوند شده) مراجعه کنید.محدوده دما:درجه حرارت ترموکوپل، 454- تا 1600 فارنهایت (270- تا 870 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد: 1.7C+/- یا 0.5٪+/-محدودیت های ویژه خطا:  1.0C+/- یا 0.4٪5- ترموکوپل نوع Nترموکوپل نوع N (Nicrosil/Nisil): نوع N دارای محدودیت‌های درجه حرارت و دقت مشابه با نوع K است. با این تفاوت که نوع N کمی گران‌تر است.محدوده دما:درجه حرارت ترموکوپل، 454- تا 2300 فارنهایت (270- تا 392 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد:  2.2C+/- یا 0.75٪+/-محدودیت های ویژه خطا:  1.1C+/- یا 0.4٪ترموکوپل‌های فلز خاص (نوع S، R و B):ترموکوپل‌های فلز خاص یا Noble Metal به دلیل و حفظ دقت و طول عمر زیاد در دماهای بسیار بالا انتخاب می‌شوند. این دسته از ترموکوپل‌ها به طور قابل توجهی از ترموکوپل‌های فلز پایه گرانتر هستند.6- ترموکوپل نوع Sترموکوپل نوع S با ترکیب (Platinum Rhodium - 10% / Platinum): نوع S در کاربردهای دمای بسیار بالا استفاده می‌شود. این نوع ترموکوپل معمولاً در صنایع بیوتکنولوژی و داروسازی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل دقت و پایداری بالا گاهی اوقات در کاربردهای دمای پایین‌تر نیز استفاده می‌شود.محدوده دما:درجه حرارت 58- تا 2700 فارنهایت (50- تا 1480 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد: 1.5C +/- یا 0.25٪+/-محدودیت های ویژه خطا: 0.6C+/- یا 0.1٪7- ترموکوپل نوع Rترموکوپل نوع R با ترکیب (Platinum Rhodium - 13% / Platinum): نوع R در کاربردهای دماهای بسیار بالا استفاده می‌شود. درصد بیشتری از رودیوم نسبت به نوع S دارد که باعث گرانتر شدن آن می‌شود. تایپ R از نظر عملکرد بسیار شبیه به تایپ S است. گاهی اوقات به دلیل دقت و پایداری بالا در کاربردهای دمای پایین نیز استفاده می‌شود.محدوده دما:درجه حرارت 58- تا 2700 فارنهایت (50- تا 1480 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد: 1.5C+/- یا 0.25٪+/-محدودیت های ویژه خطا: 0.6C+/- یا 0.1٪8- ترموکوپل نوع Bترموکوپل نوع B با ترکیب (Platinum Rhodium – 30% / Platinum Rhodium – 6%): ترموکوپل نوع B در کاربردهایی با دمای بسیار بالا استفاده میشود. بالاترین حد دما را در بین تمام ترموکوپل‌های ذکر شده در بالا دارد. دقت و پایداری خود را در دماهای بسیار بالا حفظ می‌کند.محدوده دما:درجه حرارت 32 تا 3100F (0 تا 1700 درجه سانتیگراد)دقت:استاندارد: 0.5٪+/-محدودیت های ویژه خطا: 0.25٪+/-اتصالات ترموکوپل (Thermocouple Junctions)نوع اتصال در سرعت عملکرد ترموکوپل‌ها نقش مستقیم دارد. اتصالات ترموکوپل‌ها را می‌توان به سه دسته‌ی اتصال آشکار(Exposed Thermocouple Junction)، اتصال ترموکوپل زمین شده (Grounded Thermocouple Junction) و اتصال ترموکوپل زمین نشده  (Ungrounded Thermocouple Junction)  تقسیم کرد.ترموکوپل با اتصال آشکارهمانطور که در تصویر نشان داده شده است ، اتصال آشکار از دو سیم تشکیل شده است که خارج از یک پراب فلزی محافظ به هم متصل شده‌اند. از این اتصال معمولا برای اندازه‌گیری دمای گاز استفاده می‌شود. از آنجا که پوشش محافظی وجود ندارد، محل اتصال بسیار شکننده است و رطوبت یا آلاینده‌های مایع یا جامد نباید در گاز وجود داشته باشند. اتصال آشکار  زمان پاسخگویی سریع‌تری را ارائه می دهد،  زیرا انرژی حرارتی برای انتقال به محل اتصال نیازی به عبور از یک غلاف فلزی و یا عایق فشرده را ندارد.ترموکوپل با اتصال زمین‌شدهترموکوپل با اتصال زمین‌شده متداول‌ترین نوع ترموکوپل هستند. این اتصالات زمان پاسخ نسبتاً سریعی را فراهم می‌کنند زیرا گرما  فقط باید از یک غلاف فلزی که رسانایی حرارتی بالایی دارد، عبور کند.ترموکوپل با اتصال زمین نشدهاتصال زمین‌نشده برای محافظت از وسایل الکترونیکی حساس در برابر ولتاژهای بازخورد کوچک استفاده می شود. ترموکوپل با اتصال زمین نشده مشابه ترموکوپل با اتصال زمین شده  داخل یک  محافظ فلزی  قرار دارد. با این تفاوت که ، ترموکوپل با اتصال زمین نشده علاوه بر محافظ فلزی توسط یک عایق (معمولاً اکسید منیزیم) هم احاطه شده‌اند. ترموکوپل با اتصال زمین نشده  زمان پاسخگویی کندتری دارند، زیرا گرما باید قبل از رسیدن به محل اتصال، از طریق محافظ و سپس از طریق اکسید منیزیم (که رسانایی حرارتی کمتری نسبت به فلز دارد) عبور کند. منبعترموکوپل و ابزار داده‌برداری مناسبهمانطور که گفته شد، تغییرات دما در محل اتصال دو سیم ترموکوپل، باعث ایجاد یک اختلاف ولتاژ در حد میلی‌ولت (mV) درون سیم‌ها می‌شود. درنتیجه زمانی که با ترموکوپل سروکار داریم، یا به سیستم‌های داده‌برداری‌ با قابلیت اندازه‌گیری ولتاژ در حد میلی‌ولت نیازمند هستیم، یا به تجهیزات تقویت‌کننده ولتاژ به اندازه‌ی که در محدوده ولتاژ قابل اندازه‌گیری توسط DAQ قرار بگیرند.هر کارت داده‌برداری پارامتری به نام رزولوشن دارد. رزولوشن، بیانگر کوچکترین افزایش سیگنالی است که می‌تواند توسط یک سیستم جمع آوری داده شناسایی شود. رزولوشن را میتوان بر حسب بیت، نسبت یا درصد از مقیاس کامل بیان کرد. به عنوان مثال، یک سیستم با رزولوشن 12 بیت و محدوده اندازه‌گیری 10V+/- می‌تواند تغییرات سیگنالی به اندازه 0.0049 ولت را اندازه‌گیری نماید.بنابراین در هنگام انتخاب یک کارت داده برداری مناسب، برای ارتباط با ترموکوپل، یا باید کارت داده‌برداری با محدوده ولتاژ بسیار پایین انتخاب نماییم. یا بایستی کارت داده برداری با رزولوشن بالا (ترجیحا 24 بیتی) انتخاب کنیم. شرکت نشنال اینسترومنتز (NI) مدل‌هایی مخصوص ارتباط با ترموکوپل در سبد محصولات خود دارد که در این بین می‌توان به دو مدلNI 9210 با قابلیت 4channels, 14 S/s total sampling rate, ±80 mVNI 9213 با قابلیت 16channels, 75 S/s total sampling rate, ±78 mVاشاره نمود.کارت داده‌برداری NI 9213 از شرکت National Instruments مخصوص اتصال به ترموکوپلمنبع: NI-DAQ.irاشکاناشکانWed, 10 Nov 2021 17:32:32 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/کلاهبرداری-از-طریق-ارسال-پیامک-جعلی-با-نام-سامانه-ثنا-yd4shrzs8wnhامروز، ساعت 14:30 بعد از ظهر چنین مسیجی به گوشی برادرم رسید. شماره تلفنی شخصی ۰۹۱۰۱۴۱۰۴۷۷ اس ام اس رو فرستاده بود، که باعث شک ما شد.تصویر1: در صورتی که SMS دریافت شده به شما حاوی محتوایی است که ادعا میکند از جانب سازمان یا شرکتی به شما ارسال شده است، دقت کنید شماره موبایل شماره‌ای شخصی نباشد. لینک رو با ابزار کوتاه کردن هاید کرده بودن، بنابراین گفتم بذار ببینم توش چیه.لینک رو مستقیما باز نکردم، گفتم اول بذار سرچش کنم. همینطور که در تصویر 2 مشاهده میکنید، به هنگام Search میزنه "سامانه احراز هویت ثنا"تصویر 2صفحه که باز میشه پیغام خطای تصویر 3 میاد و میگه حتما باید اپلکیشن عدالت همراه رو دانلود کنید و به صورت اتومات یک فایل .apk (مخصوص گوشی‌های اندروید) رو شروع میکنه دانلود کردن (یعنی هدف حمله یوزرای‌‌ اندرویده). من از همینجا مطمئن بودم جریان‌ کلاهبرداریه ولی ادامه دادم ببینم چه خبرهتصویر 3: صفحه که باز میشه پیغام خطای مشاهده شده در این تصویر ظاهر میشه و میگه حتما باید اپلکیشن عدالت همراه رو دانلود کنیدآدرسی که واردش میشیم آدرس یک سایت دولتی نیست اما کاربر خیلی راحت ممکنه به این موضوع دقت نکنه. (تصویر 4)تصویر4: آدرسی که واردش میشیم آدرس یک سایت دولتی نیست.صفحه وبسایت شبیه سامانه احراز هویت غیر حضوری ثناست دقیقا. در تصویر 5، تصویر سایت واقعی ثنا و سایت جعلی رو مشاهده میکنید که کاملا شبیه هم هستند. ( با تیک و ضربدر مشخص کردم) تفاوت دو صفحه فقط در آدرس وبسایت‌ها هست.تصویر 5: صفحه سایت جعلی کاملا مشابه سایت اصلی است. نکته مهم این هست که سایت جعلی (کلاهبردارا) سریعا میره سمت دانلود اتومات اپلیکیشن با حجم ۱.۶ مگابایت بر روی موبایل (تصویر 6). از اینجا به بعدش رو من انجام ندادم اما با سرچ کردن فهمیدم که جریانش اینجوریه که یک اپلیکیشن با آیکون قوه قضایه بر روی گوشی شما نصب میشه، وقتی این اپلیکیشن رو باز که میکنی از شما میخواد برای پیگیری ۲۰۰۰ تومان باید پرداخت کنید (در این مرحله کلاهبردارها شماره کارت بانکی و CVV کارت شما رو بدست میارن). در مرحله بعد، اپلیکیشن از شما میخواد بهش اجازه دسترسی به SMSهاتون رو بدید تا بتونه پیامک رمز پویا رو به صورت اتوماتیک شناسایی بکنه.تصویر 6: سایت جعلی شروع به دانلود اپلیکیشن کلاهبردارها میکنه.با اینکار کلاهبردارها میتونن به سرعت به پیامک رمز پویای شما دسترسی پیدا بکنند و ظرف چند دقیقه حساب شما رو خالی بکنن. با جستجو در اینترنت پیغام‌های چندین نفر رو خوندم که ظرف چند دقیقه بین ۲۰ تا ۳۰ میلیون از حسابشون برداشت کرده بودند.در این لینک میتونید خبر صداوسیما در رابطه با این کلاهبرداری رو مشاهده کنید.مطلب بالا از توییتر کاربری با نام کاربری mohebatre برداشته شده و هدف از قرار دادن این مطلب در ویرگول، آگاه کردن افرادی در بازه سنی پدر و مادرم هست که شاید کمتر از نحوه کلاهبرداری‌های این چنینی آگاه هستند.لطفا به هر SMS یا پیغامی در شبکه‌های اجتماعی اعتماد نکنید و بر روی هر لینکی کلیک نکنید.اشکاناشکانThu, 23 Sep 2021 17:33:38 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/نحوه-انتخاب-کارت-دیتا-اکوزیشن-براساس-نوع-گذرگاه-bus-ecom7pkhsyv0امروزه کارت‌های دیتا اکوزیشن با تنوع بسیار زیادی از نظر نحوه اتصال به کامپیوتر در دسترس هستند. گذرگاه‌های (BUS) متفاوتی مانند PCI، PCI Express، USB، Wi-Fi، PXI از جمله این اتصالات هستند. هرکدام از این گذرگاه‌ها مزایای متفاوتی دارند. از جمله این مزایا ظرفیت جابجایی دیتا، میزان تاخیر در ارسال داده، مسافت ارسال دیتا و غیره هستند.این مقاله به دنبال پاسخی برای سوال زیر است:“چگونه یک کارت داده‌برداری با گذرگاه (BUS) مناسب برای نیاز اندازه‌گیری و تحقیقاتی خود انتخاب کنیم؟“چند نمونه از BUSهای مختلف کارت‌های دیتا اکوزیشنپنج سوالی که به هنگام انتخاب یک کارت داده‌برداری باید به آن پاسخ دهیم.چه حجم داده قرار است از طریق گذرگاه جریان (Stream) داشته باشد؟شرایط ورودی/خروجی داده‌برداری چگونه است؟آیا لازم است چندین دستگاه را همگام سازی (synchronize) کنم؟سیستم داده‌برداری چه مقدار قابلیت حمل (Portable) داشته باشد؟از محل اندازه‌گیری و داده برداری تا کامپیوتر چه مقدار فاصله است؟پاسخ به سوال‌های بالا به ما در انتخاب کار دیتا اکوزیشن (DAQ CARD) مناسب کمک خواهد کرد. در ادامه به توضیح هریک از سوالات بالا می‌پردازیم.1- چه حجم داده قرار است از طریق گذرگاه جریان (Stream) داشته باشد؟تمام گذرگاه‌های کامپیوترهای شخصی (PC BUS) دارای محدویت برای انتقال داده در یک بازه زمانی مشخص هستند. این موضوع تحت عنوان پهنای باند شناخته شده و معمولا با واحد مگابایت بر ثانیه (MB/s) مشخص می‌شود. اگر در تحقیقات شما، قابلیت اندازه‌گیری موج‌های دینامیکی اهمیت دارد، حتما از کارت‌هایی استفاده نمایید که پهنای باند مناسبی داشته باشند.با توجه به نوع گذرگاهی که انتخاب می‌کنید، می‌توان پهنای باند کل را بین چندین دستگاه تقسیم یا تمام آن را به یک دستگاه اختصاص داد. برای مثال گذرگاه PCI از نظر تئوری دارای پهنای باند 132MB/s است که می‌توان آن را بین تمام گذرگاه‌های PCI کامپیوتر به اشتراک گذاشت.همچنین گذرگاه‌هایی مانند PCI Express و PXI Express که پهنای باند اختصاصی را ارائه میدهند، امکان انتقال حداکثر داده را برای هر دستگاه فراهم می‌کنند.هنگام اندازه‌گیری شکل موج (Waveform)، براساس اینکه موج‌های دریافتی با چه سرعتی تغییر می‌کنند باید سرعت داده‌برداری (Sample Rate) و رزولوشن (Resolution) مناسب را مشخص نمایید. با این اطلاعات شما می‌توانید حداقل پهنای باند مورد نیاز را از فرمول زیر محاسبه کنید.تعداد بایت در هر نمونه x سرعت داده‌برداری x تعداد کانال داده‌برداری به طور همزمانبرای مثال یک کارت اکوزیشن 16 بیتی (2 بایت) با سرعت نمونه‌برداری 4MS/s که به طور همزمان از 4 کانال دیتا دریافت می‌کند نیازمند پهنای باندی مطابق زیر است.در نتیجه از نظر تئوری پهنای باند گذرگاه باید حداقل 32MB/s باشد. باید به این نکته توجه کرد که پهنای باند واقعی یک سیستم از پهنای باند تئوری کمتر است. اگر حجم داده برداری شما زیاد است، میزان پهنای باند می‌تواند مهمترین پارامتر برای انتخاب کارت داده‌برداری باشد.2- شرایط ورودی/خروجی داده‌برداری چگونه است؟در برخی کاربردها کارت داده‌برداری باید براساس داده‌های دریافتی در ورودی (Input) در خروجی (Output) واکنش دهد. چنین کاربردهایی نیازمند آنست که مقادیر وردوی و خروجی به سرعت بروزرسانی (Update) شوند. به فاصله زمانی از وقتی که درایور نرم‌افزاری، یک عملکرد را فراخوانی می‌کند تا زمانی که ورودی/خروجی نسبت به عملکرد فراخوانی شده واکنش می‌دهند تاخیر یا Latency گفته می‌شود. گذرگاه‌های (BUS) مختلف به صورت ذاتی و باتوجه به ساختار مدارهای الکتریکی‌شان دارای تاخیرهای (Latency) متفاوتی هستند. طراحی سخت‌افزار و نرم‌افزار سیستم اندازه‌گیری (DAQ Architectures) می‌تواند بر روی تاخیر‌پذیری (Latency) ورودی و خروجی بسیار موثر باشد.با توجه به گذرگاهی که انتخاب می‌کنید، میزان تاخیر می‌تواند از کمتر از یک میکروثانیه تا چند میلی ثانیه متغیر باشد. به عنوان مثال، در یک سیستم (PID)، این تأخیر گذرگاه میتواند مستقیماً بر حداکثر سرعت حلقه کنترل تأثیر بگذارد.پارامتر مهم دیگری که باید به هنگام انتخاب گذرگاه یک کارت داده‌برداری در نظر بگیریم، ماهیت گذرگاه‌ها (BUS) هست. برخی از گذرگاه‌ها همیشه تأخیر (Latency) یکسانی دارند درحالیکه برخی مقدار تاخیر (Latency) در برخی دیگر متغیر است. درنتیجه دسته اولی قابلیت اطمینان (Reliability) بالاتری دارند.  از آنجایکه بسیاری از الگوریتم‌های کنترلی با این فرض که حلقه کنترل همواره با سرعت ثابت اجرا میشود، طراحی شده‌اند، هرگونه انحراف از نرخ مورد انتظار باعث میشود سیستم کنترل از اثربخشی کمتر و قابلیت اطمینان کمتری برخوردار باشد. بنابراین، هنگام اجرای برنامه‌های کنترل حلقه بسته، باید از BUSهای بیسیم(Wireless)، اترنت (Ethernet) یا USB که دارای تأخیر بالا و گاها متغیری هستند، اجتناب کنید.از جنبه نرم افزاری نیز نحوه اجرای یک BUS سهم بزرگی در مقدار تأخیر گذرگاه دارد. BUSها و آندسته از درایورهای نرم‌افزاری که از سیستم عامل‌های بی‌درنگ (Real Time) پشتیبانی میکنند بهترین عملکرد را به شما میدهند. بطور کلی، BUSهای داخلی مانند PCI Express و PXI Express برای کاربردهای ورودی/خروجی با تأخیر کم  بهتر از BUSهای خارجی مانند USB یا بیسیم هستند.3-آیا لازم است چندین دستگاه را همگام سازی (synchronize) کنم؟بسیاری از سیستم‌های اندازه‌گیری نیازمند همگام‌سازی‌های (Synchronization) پیچیده‌ای هستند. در برخی کاربردها نیازمند همگام‌سازی کانال‌های ورودی و خروجی در یک دستگاه دیتا اکوزیشن هستیم. درحالی که در برخی دیگر از کاربردها نیاز است دستگاه‌های مختلف (سنسورها، کلیدها و غیره) با یکدیگر همگام‌سازی شوند.کارت‌های داده‌برداری با BUSهای مختلف، روش‌های متفاوتی را برای تحقق این امر ارائه می‌دهند. ساده‌ترین راه برای همگام‌سازی دستگاه‌های اندازه‌گیری مختلف، استفاده از Clock & Trigger مشترک است. بسیاری از دستگاه‌های DAQ دارای Lineهای قابل برنامه‌ریزی (Programable) ورودی/خروجی برای Clock & Trigger هستند. حتی در برخی از دستگاه‌ها داده‌برداری ورودی/خروجی Trigger به صورت پورت BNC هست. این نوع از ورودی/خروجی‌های تریگر بیشتر در کارتهای داده‌برداری USB و Ethernet رایج هستند. همچنین برخی از BUSهای خاص دارای خطوط Clock & Trigger اضافی هستند تا امکان همگام‌سازی چندین دستگاه مختلف را فراهم سازند. بوردهای PCI و PCI Express دارای گذرگاه (Real-Time System Integration) هستند. این گذرگاه به کامپیوترهای دستکتاپ این قابلیت را می‌دهد تا چندین بورد داخل کیس یک کامپیوتر به طور مستقیم با استفاده از کابل به یکدیگر متصل شوند. در نتیجه این ویژگی دیگر بر روی میز کامپیوتر سیم‌های مختلفی که دستگاه‌های متفاوت را به یکدیگر متصل می‌کند دیده نمی‌شود.بهترین BUS برای همگام‌سازی دستگاه‌های مختلف با یکدیگر گذرگاه‌های PXI و PXI Express هستند. این گذرگاه‌ها به طور خاص برای کاربردهای High-Performance Synchronization and Triggering طراحی و ساخته شده‌اند.4- سیستم داده‌برداری چه مقدار قابل حمل باشد؟برای بسیاری از کاربردها قابل حمل بودن یک عامل مهم است و به راحتی میتواند دلیل اصلی انتخاب یک گذرگاه بر گذرگاه دیگر باشد. برای مثال در سیستم‌های داده‌برداری خودرو سخت‌افزارهای جمع و جور و قابل حمل از مهمترین پارامترهای انتخاب کارت دیتا اکوزیشن هستند. گذرگاه‌های اکسترنال مانند USB و Ethernet به دلیل نصب سریع سخت‌افزار و سازگاری با رایانه‌های قابل حمل مانند لپ‌تاپ برای سیستم‌های DAQ پرتابل مناسبترین گزینه هستند. از دیگر ویژگی‌های مهم کارت‌های داده‌برداری USB با قابلیت USB BUS POWERED اینست که به منبع تغذیه جداگانه‌ای نیاز ندارند. همچنین استفاده از گذرگاه‌های انتقال داده بی‌سیم (Wireless Data Transmission Bus) یکی دیگر از گزینه‌های خوب برای کاربردهایی است که در آنها قابل حمل بودن اهمیت بالایی دارد. زیرا سخت‌افزار اندازه‌گیری قابل حمل میشود در حالی که کامپیوتر میتواند ثابت بماند.5- فاصله از محل اندازه‌گیری چقدر است؟هر کاربرد داده‌برداری از دیگری متفاوت است. و در هر اندازه‌گیری، فاصله بین محیط اندازه‌گیری تا کامپیوتر می‌تواند بسیار متفاوت باشد. به منظور دستیابی به بهترین قدرت سیگنال و حداکثر دقت باید DAQ در نزدیکترین فاصله ممکن به محیط اندازه‌گیری باشد. انجام چنین کاری در محیط‌های اندازه‌گیری‌ بسیار وسیع مانند Health Monitoring یا Environmental Monitoring ناممکن است. همچنین کابل‌کشی‌های طولانی بین محیط اندازه‌گیری تا سیستم جمع‌آوری داده می‌تواند بسیار پرهزینه باشد. همچنین سیم‌کشی‌های طولانی می‌تواند بشدت تحت تاثیر نویز قرار بگیرند. یک راه‌حل برای این مشکل استفاده از سیستم‌های قابل‌حمل (Portable) و انتقال مجموعه داده‌برداری به نزدیکترین فاصله از محیط داده‌برداری است. همچنین به لطف سیستم‌های داده‌برداری بدون‌سیم (Wireless) ارتباط فیزیکی بین کامپیوتر و سخت‌افزار داده‌برداری بطور کامل حذف می‌شود. در نتیجه داده‌برداری در محیطهای وسیع قابل امکان می‌شود.بر اساس پاسخ پنج سوال مطرح شده در بالا، جدول زیر راهنمایی برای انتخاب کارت داده‌برداری براساس گذرگاه (BUS) است.منبع: ni-daq.irاشکاناشکانMon, 02 Aug 2021 12:04:31 +0430https://virgool.ir/@ashkan.nm/کاهش-هزینه-داده-برداری-به-کمک-پورت-usb-gtb4s6hhj256مقدمهداده برداری یا جمع آوری داده (Data Acquisition) مفهومی است که در اغلب محیط‌های صنعتی، پژوهشی و علمی بکار می‌رود. در این محیط‌ها اندازه‌گیری عوامل مختلف محیطی مانند فشار، دما، ولتا، جریان، شدت نور و غیره از ضروریات است. از آنجایی که در برخی از تحقیقات حجم زیادی داده در زمانی کم جمع‌آوری می‌شود (سرعت داده برداری بالاست)، باید از سخت‌افزار‌هایی استفاده شود که متناسب با سرعت جمع‌آوری داده، توانایی انتقال داده‌ها به محل پردازش و ذخیره‌سازی (کامپیوتر) را نیز داشته باشند. در کنار قابلیت گفته شده، قیمت ارزان چنین سخت‌افزاری اهمیت زیادی دارد.با اختراع پورت‌های USB و Ethernet، برای تولید‌کنندگان کارت‌های داده‌برداری این فرصت فراهم شد تا به طور همزمان، هم امکان انتقال حجم زیادی داده با سرعت بالا به کامپیوتر را داشته باشند، هم هزینه تمام شده تولید کارت‌های داده‌برداری نه تنها افزایش نداشته باشد بلکه کاهش یابد. درنتیجه دسته جدیدی در انواع دسته‌بندی کارت‌های داده‌برداری باعنوان کارت‌های داده برداری ارزان قیمت (Low-Cost DAQ) بوجود آمد. این دسته از کارت‌های داده برداری علاوه بر حفظ کیفیت و عملکرد کارت‌های قبلی قیمت تمام شده به مراتب کمتری دارند.دلیل استفاده از کارت‌های داده برداری ارزان قیمتکارت‌های داده برداری به عنوان واسطی بین سنسور‌ها و کامپیوتر عمل می‌کنند. امروزه بیشتر تولیدکنندگان کارت‌های داده‌برداری از پورت‌های USB به عنوان رابط کاربری ارزان قیمت استفاده می‌کنند.دلایل متفاوتی برای این گسترش روزافزون کارت‌های داده برداری USB وجود دارد. مثلا در صنعت ترکیب سادگی استفاده از پورت‌های USB و کارآیی بالا، ترکیبی بسیار قدرتمند است که نمی‌توان به راحتی از آن چشم‌پوشی کرد. نفوذ و گستردگی پورت‌ USB در سایر تجهیزات کامپیوتری مانند موس، پرینتر، کیبورد و غیره باعث شده تمام کامپیوتر‌ها به پورت USB مجهز باشند. درنتیجه انعطاف پذیری کارت‌های داده‌برداری مجهز به پورت USB بسیار بالا است. بعبارت دیگر به راحتی می‌توان یک  USB DAQ را در یک آزمایشگاه به یک کامپیوتر متصل کرد و داده برداری نمود، سپس کارت را به آزمایشگاه دیگری برده و با اتصال به یک کامپیوتر متفاوت داده‌برداری کرد.این ویژگی به محققین و صنعت‌کاران این امکان را می‌دهد تا حتی در محل‌هایی که امکان بکارگیری کامپیوترهای Desktop نیست، با استفاده از لپ‌تاپ یا Mini Pc به جمع‌آوری داده بپردازند.خصوصیات دستگاه‌های داده‌برداری USB Poweredدر بین دستگاه‌های داده‌برداری ارزان قیمت، کارت‌های USB به دلیل انعطاف‌پذیری بالا و قیمت مناسب مفیدترین نوع برای استفاده هستند. بنابراین شرکت‌های سازنده کارت‌های داده‌برداری، با ارائه طیف متنوعی از دستگاه‌ها با اتصال USB، برای هر کاربرد و در عین حال هر بودجه، تلاش می‌کنند تا در این حوزه همچنان رقابتی باقی بمانند. این کارت‌ها می‌توانند از ماژول‌های تک کاره بسیار ارزان تا ابزارهای چند منظوره با دقت و کارایی بالایی متغیر باشند. دلیل این امر آنست که تمام اجزای DAQ را می‌توان در یک ماژول USB گنجانید. اجزایی مانند: ورودی/خروجی آنالوگ و دیجیتال ، توابع شمارنده / تایمر.اکثر کارت‌های داده برداری USB برای اندازه‌گیری به تجهیزات جانبی اضافی و گاها سنگین یا نرم‌افزار‌های مخصوص نیاز ندارند. همچنین بسیار از این کارت‌ها برق مورد نیاز خود را از همان پورت USB تامین می‌کنند. درنتیجه می‌توان براحتی از آنها برای تحقیقات در حرکت استفاده نمود. این کارت‌ها همچنین دارای ظرفیت قوی و بالایی هستند. بطوریکه بعضی از آنها تا 48 کانال ورودی آنالوگ در هر ماژول دارند. یا دارای نرخ داده‌برداری تا 10 مگابایت بر ثانیه در هر کانال و رزولوشن 24 بیت هستند. از دیگر مزایای قابل ذکر، قابلیت پخش مداوم داده‌ها به صورت Real-Time به رایانه شخصی هستند.حتی برخی از شرکتها به شما امکان میدهند ماژول های مستقل یا چندگانه را برای رفع نیازهای خود ترکیب کنید. ماننده آنچه در سری CompactRIO یا PXI نشنال اینسترومنتز (National Instruments) مشاهده می‌کنیم.تولیدکنندگان مختلف سری USB کارت‌های داده‌برداری خود را براساس پارامترهای متفاوتی دسته‌بندی می‌کنند. با این حال، از عوامل اصلی طبقه‌بندی DAQهای USB، کیفیت زیر سیستمهای آنها است. مانند تعداد کانال های ورودی/خروجی آنالوگ یا تعداد خطوط دیجیتال دو طرفه و غیره. سپس در هر یک، آنها معمولاً با توجه به رزولوشن، امپدانس و حداکثر سرعت نمونه برداری از یکدیگر متفاوت می‌شوند.مزایای کارت‌های داده‌برداری USB1- سادگی (Simplicity): پورت USB تنها به 4 سیم نیاز دارد. در حالی که پورت‌های دیگر مانند پورت موازی گاهی تا 20 سیم نیاز دارند.2- مجاورت (Proximity): پورت USB انعطاف پذیری در مجاورت ماژول را افزایش می‌دهد. زیرا میتواند تا 5 میلی‌متر به کامپیوتری که به آن متصل است نزدیک باشد.3- قابلیت حمل و مونتاژ آسان (Portability with easy assembly): این قابلیت مهم به محققین امکان خروج از آزمایشگاه و انجام تحقیقات میدانی را می‌دهد.4- سرعت انتقال اطلاعات بالا (High-speed data transfer): تقریباً همه ماژولهای USB دارای نرخ انتقال داده پرسرعت هستند. پورتهای مدل USB 2.0 می‌توانند به سرعت انتقال داده 480 مگابیت در ثانیه برسند. همچنین می‌توانند از نرخ دستیابی به داده‌ تا 400 کیلوهرتز برای کاربرهای Data Streaming پشتیبانی کنند.5- مصونیت بالا در برابر نویز (Good noise immunity): مصونیت در برابر اثر پذیری از نویز که پورت‌های USB دارند یک مزیت بزرگ برای استفاده در اندازه‌گیری‌های حساس به نویز است. با توجه به قابلیت حمل‌پذیری، این کارت‌ها می‌توانند معمولا به سنسور‌ها نزدیک بوده و از مادربورد یا منبع تغذیه (Power supply) که منابع اصلی تولید نویز هستند دور شوند.اشکاناشکانThu, 22 Apr 2021 19:04:35 +0430https://virgool.ir/@ashkan.nm/اندازه-گیری-صدا-با-استفاده-از-میکروفون-rkkaenqmiteuاندازه‌گیری صدا با استفاده از میکروفون با توجه به نوع میکروفون مورد استفاده می‌تواند کاربردهای بسیار متنوعی داشته باشد. امواج صوتی بر اثر تغییرات فشار در هوا ایجاد شده و انتشار می‌یابند. میکروفون‌ها فشار ناشی از صدا را ابتدا به نوساناتی بر روی یک صفحه خازنی (دیافراگم) و سپس به ولتاژ الکتریکی تبدیل می‌کنند. در این مقاله تصمیم داریم اصول فشار صدا، نحوه کار میکروفن‌ها و روش انتخاب میکروفون مناسب را مرور کنیم. این مقاله اطلاعاتی را در رابطه با اصول فشار صدا، نحوه کار میکروفون‌ها و تأثیر مشخصات مختلف سنسور بر عملکرد میکروفون در اختیار شما قرار می‌دهد.علاوه بر ویژگی‌های سنسور (میکروفون) برای جمع‌آوری داده‌های صوتی با کیفیت باید سخت‌افزار و نرم‌افزارهای مناسبی را انتخاب نمود. برای مثال برای آنکه داده‌های صوتی اندازه‌گیری شده با پاسخ گوش انسان قابلیت مقایسه داشته باشند باید از روش‌های پردازش سیگنال‌ مانند تجزیه و تحلیل اکتاو (octave analysis)، برروی سیگنال‌های فشار صدا خام استفاده کنید.فشار صدا (Sound Pressure) چیست؟هر تغییر فشار در هوا، آب یا هر محیط دیگری که توسط گوش انسان قابل دریافت باشد صدا نامیده می‌شود. پرده گوش انسان نوسانات فشار یا صدا را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کرده و به مغز ارسال می‌کند. میکروفون‌ها نیز به شکلی طراحی شده‌اند تا عملی مشابه را انجام دهند. کاربر می‌تواند سیگنال‌ها تولید شده توسط میکروفون را جمع‌آوری کرده و با استفاده از سخت‌افزار و نرم‌افزارهای مناسب به تجزیه و تحلیل آنها بپردازد.تجزیه و تحلیل سیگنال‌ها این امکان را می‌دهد تا اطلاعاتی از ماهیت منبع تولیدکننده صدا بدست آوریم. برای مثال در آزمایش‌های مربوط به نویز، ارتعاشات و صداهای ناهنجار خودرو، مهندسان علاقه‌مند به کاهش صداهای ناخوشایند برای سرنشینان در هنگام رانندگی هستند. این صداها می‌توانند شامل صداهایی بالاتر یا کمتر از فرکانس‌های قابل تشخیص برای گوش انسان باشند. چنین اندازه‌گیری‌هایی برای طراحانی که مجبورند برای دریافت استانداردهای مورد نیاز شدت نویز و صداهای ناخوشایند را کاهش دهند ضروری است.چون انسان در معرض انواع صداها قراردارد و براحتی قادر به تشخیص صداهای مختلف است، اندازه‌گیری صدا از متداول‌ترین اندازه‌گیری‌ها است. به هنگام اندازه‌گیری صدا با دو پارامتر فشار صدا (Sound Pressure) و قدرت صدا (Sound Power) سروکار داریم. فشار صدا برحسب پاسکال (Pa) بیان می‌شود. بنابراین سطح فشار صدا (Sound Pressure Level) بیانگر فشار صدای دریافت شده توسط گیرنده است. علاوه بر شدت فشار صدا، قدرت (Power) صدای منبع صوتی اهمیت دارد. قدرت صدا برحسب وات (W) بیان می‌شود. سطح قدرت صدا (Sound Power Level) بیانگر کل انرژی صوتی تابش شده در تمامی جهات است. قدرت صدا مستقل از محیط از جمله اتاق، گیرنده‌ها یا فاصله از منبع است. قدرت صدا از ویژگی‌های منبع صدا است، در حالی که فشار صدا به محیط، سطح منعکس کننده، فاصله گیرنده، صداهای محیط و غیره بستگی دارد.میکروفون‌ها چگونه کار می‌کنند؟براساس مکانیزم عملیاتی داخلی میکروفون، انواع متفاوتی میکروفون وجود دارد. متداول‌ترین میکروفون‌های سازمانی عبارتند از:1- میکروفن‌های کندانسور قطبی شده خارجی (externally polarized condenser microphones)2- میکروفن‌های خازنی الکترو پیش قطبی (pre-polarized electret condenser microphones)3- میکروفون های پیزوالکتریک (piezoelectric microphones)شکل 1: میکروفون مبدلی است که امواج صوتی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند.میکروفون کندانسورمیکروفون‌های کندانسوری براساس طراحی خازنی (Capacitive Design) کار می‌کنند. این مکانیزم شامل یک دیافراگم فلزی کشیده شده است که یک صفحه از یک خازن را تشکیل می‌دهد. یک دیسک فلزی که نزدیک دیافراگم قرار گرفته نیز به عنوان صفحه پشتی خازن عمل می‌کند. زمانیکه که یک میدان صدا دیافراگم را تحریک بکند، فاصله بین دو صفحه با توجه به تغییر فشار صدا تغییر می‌کند. یک ولتاژ DC پایدار از طریق یک مقاومت بالا، به صفحات اعمال می‌شود تا بارهای الکتریکی روی صفحه را حفظ کند. تغییر در ظرفیت خازن که متناسب با تغییرات فشار ناشی از صدا است، یک خروجی AC ایجاد می‌کند که توسط سیستم‌های داده برداری (مانند کارت‌های A/D) دریافت می‌شوند.شارژ مجدد خازن به دو طریق انجام می‌شود، یا از طریق یک ولتاژ قطبی خارجی یا از طریق خواص مواد بکار رفته در صفحات خازن مانند آنچه در میکروفون‌های پیش پلاریزه رخ می‌دهد. میکروفون‌های قطبی شده خارجی برای تامین توان خود به یک منبع تغذیه خارجی 200 ولت نیاز دارند. در حالیکه توان میکروفون‌های پیش قطبی توسط پیش تقویت کننده‌های IEPE یا (IEPE Pre-Amplifiers) که نیاز به منبع جریان ثابت دارند تأمین می‌شوند.شکل 2: میکروفون‌های کندانسوری براساس طراحی خازنی (Capacitive Design) کار می‌کنند.میکروفون پیزوالکتریکمیکروفون‌های پیزوالکتریک از یک ساختار بلوری (Crystal Structure) برای تولید ولتاژ استفاده می‌کنند. بسیاری از میکروفون‌های پیزوالکتریک از همان روشهای مطلوب‌سازی سیگنال (Signal Conditioning) که در شتاب‌سنج‌ها بکار می‌رود، استفاده می‌کنند. اگرچه این میکروفون‌ها سطح حساسیت کمی دارند و تغییرات کم صدا را نمی‌توانند اندازه‌گیری کنند، اما بادوام بوده و قادر به اندازه‌گیری دامنه فشارهای بالا هستند. از طرف دیگر در این نوع میکروفون‌ها چون سطح نویز کف (Floor Noise Level)، یعنی کمترین شدت صدایی که می‌توانند ثبت کنند، زیاد است. درنتیجه کاربرد این نوع از میکروفون‌ها برای اندازه‌گیری شوک‌های فشاری و امواج صوتی ناشی از انفجار مناسب است.چگونه میکروفون مناسب برای اندازه‌گیری صدا انتخاب کنیم؟شما باید باتوجه به زمینه‌کاری خود، میکروفون مورد نیاز را انتخاب نمایید. سه نوع میکروفون مورد استفاده برای اندازه‌گیری عبارتند از:1- میدان آزاد (free field)2- میدان فشار (pressure field)3- رخداد تصادفی (random incidence)این میکروفون‌ها در فرکانس‌های پایین به طور مشابه عمل می‌کنند، اما در فرکانس‌های بالاتر عملکردی متفاوت دارند.در یک میدان صوتی آزاد امواج منتشر شده از منبع صوت به صورت کروی در امتداد شعاع کره حرکت کرده و متوقف نمی‌شوند. در میدان صوتی آزاد اموج بدون هیچ بازتاب، انحراف و شکست به صورت مستقیم از منبع صوتی دور می‌شوند. یک میکروفون میدان آزاد، فشار صدای یک منبع صوت که در مسیر مستقیم دیافراگم میکروفون قرار دارد را اندازه‌گیری می‌کند. میکروفون میدان آزاد، فشار صدا را همانطور که قبل از ورود به میکروفن است اندازه‌گیری می‌کند. این میکروفون‌ها در مناطق آزاد و فاقد سطوح سخت و بازتابنده، بهترین عملکرد را دارند. محفظه‌های بی‌پژواک یا فضاهای باز بزرگتر برای میکروفون‌های میدان آزاد ایده‌آل هستند.شکل 3: میکروفون میدان آزادمیکروفون میدان فشار، برای اندازه‌گیری فشار صدا در جلوی دیافراگم طراحی شده است. از موارد کاربردی میکروفون میدان فشار استفاده در آزمایشات اندازه‌گیری فشار وارده بر دیواره‌ها، بال‌های هواپیما یا سازه‌های داخلی مانند لوله‌ها، محفظه‌ها یا حفره‌ها است.شکل 4: میکروفون میدان فشاریدر بسیاری از مواقع، صدا از یک منبع پخش نمی‌شود. میکروفن‌های رخداد تصادفی یا میدان انتشار به صداهایی که از همه زوایا به طور همزمان می‌رسند به طور یکنواخت پاسخ می‌دهند. هنگام اندازه‌گیری صدا در یک کلیسا یا منطقه‌ای با دیوارهای سخت و انعکاسی‌، از این نوع میکروفون استفاده میشود. برای اکثر کاربردها، استفاده‌ از میکروفون‌های فشار و رخداد تصادفی دارای نتیجه‌ای مشابه هستند. بنابراین میکروفون‌های میدان فشاری، اغلب برای اندازه‌گیری‌های رخداد تصادفی نیز استفاده می‌شوند.محدوده دینامیکی (Dynamic Range)معیار اصلی برای توصیف صدا دامنه نوسانات فشار صدا (amplitude of the sound pressure fluctuations) است. کمترین دامنه یا مقداری که گوش سالم انسان می‌تواند تشخیص دهد 20 میکرو پاسکال (20 μPa) است. از آنجا که فشار در اندازه‌های پاسکال کم است و به راحتی قابل کنترل نیست‌، مقیاس دیگری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد، مقیاس دسی‌بل (dB) است. این مقیاس لگاریتمی با واکنش گوش انسان به نوسانات فشار ناشی از صوت مطابقت بیشتری دارد.تولیدکنندگان میکروفون حداکثر سطح دسی‌بل را براساس طراحی و مشخصات فیزیکی میکروفون تعیین می‌کنند. حداکثر سطح مشخص شده دسی‌بل (The specified maximum dB level) به نقطه‌ای گفته می‌شود که دیافراگم به صفحه پشتی بسیار نزدیک شود، یا اعوجاج هارمونیک کل (Total Harmonic Distortion) یا به اختصار (THD) به مقدار مشخصی (به طور معمول 3 درصد THD) برسد. حداکثر سطح دسی‌بل که یک میکروفون تولید می‌کند، به دو پارامتر: ولتاژ منبع تغذیه و حساسیت میکروفون بستگی دارد. برای اینکه بتوانید حداکثر ولتاژ خروجی تولید شده توسط یک میکروفون که از پیش تقویت‌کننده (Preamplifier) با مشخصات معلوم استفاده می‌کند را محاسبه کنید، ابتدا باید حداکثر فشاری را که میکروفون می‌تواند تحمل کند برحسب پاسکال محاسبه نمایید. می‌توانید میزان فشار را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنید:در رابطه بالا فشار برحسب پاسکال (Pa) بوده و ولتاژ بیانگر مقدار ولتاژ پیک خروجی پیش تقویت‌کننده (Preamplifier) است.پس از تعیین حداکثر سطح فشار میکروفون در اوج ولتاژ خود، می‌توانید با استفاده از مقیاس لگاریتمی زیر این مقدار را به دسی‌بل (dB) تبدیل کنید:در رابطه بالا Po فشار مرجع و برابر با مقدار ثابت 0.00002 پاسکال است. این فرمول بیان کننده حداکثر مقدار قابل اندازه‌گیری توسط یک میکروفون را هنگامی که با یک تقویت کننده مشخص ترکیب می‌شود، را بیان می‌کند.پاسخ فرکانسی (Frequency Response)بعد از اینکه میکروفون مورد نظر برای اندازه‌گیری صدا را براساس مشخصاتی مانند نوع میدان فشار و محدوده دینامیکی قابل اندازه‌گیری مشخص کردید، باید برگه مشخصات میکروفون را برای آگاهی از بازه فرکانسی قابل اندازه‌گیری میکروفون، مطالعه نمایید. میکروفون‌های با قطر کوچکتر معمولاً از قابلیت سطح فرکانس فوقانی بالاتری برخوردار هستند. برعکس، میکروفون‌های با قطر بزرگتر حساس‌تر بوده و برای تشخیص فرکانس‌های پایین مناسب‌ترند. سازندگان میکروفون معمولا تلرانس 2dB± را در برگه مشخصات میکروفون ذکر می‌کنند. هنگام مقایسه میکروفون‌ها، اطمینان حاصل کنید که دامنه فرکانس و تحمل مربوط به آن محدوده فرکانس خاص را بررسی کرده‌اید. همچنین اگر برای آزمایش یا کاربردی که می‌خواهید میکروفون را در آنجا استفاده کنید محدودیتی برای فرکانس ندارید، می‌توانید میکروفونی با بازه فرکانسی بزرگتر انتخاب نمایید.محدوده دمایی (Temperature Range)با نزدیک شدن دما به حداکثر دمای قابل تحمل توسط میکروفون که مقدار آن در دفترچه مشخصات میکروفون ذکر شده، حساسیت میکروفن کاهش می‌یابد. شما باید نه تنها مراقب دمای کار میکروفون بلکه مراقب دمای محیطی که میکروفون در آن نگهداری می‌شود نیز باشید. بکارگیری و/یا نگهداری میکروفون در شرایط شدید می‌تواند بر آن تأثیر منفی بگذارد و نیازهای کالیبراسیون آن را افزایش دهد. در بسیاری از موارد، پیش تقویت‌کننده مورد استفاده می‌تواند عاملی محدود کننده برای بازه دمای کار باشد. اگرچه اکثر میکروفون‌ها می‌توانند بدون کاهش حساسیت تا دمای 120 درجه سانتیگراد کار کنند، اما پیش تقویت‌کننده‌های مورد نیاز این میکروفون‌ها معمولاً در محدوده دمای 60 تا 80 درجه سانتیگراد کار می‌کنند.مطلوب‌سازی سیگنال برای میکروفون‌ها (Signal conditioning for microphones)برای اندازه‌گیری صحیح صدا با میکروفون توسط دستگاه DAQ، هنگام تهیه میکروفون باید با لحاظ کردن موارد زیر اطمینان حاصل کنید که تمامی شرایط مطلوب‌سازی سیگنال را برآورده می‌کنید:استفاده از آمپلی‌فایر مناسب برای افزایش رزولوشن اندازه‌گیری و افزایش نسبت سیگنال به نویزدر سنسورهای IEPE با استفاده از تحریک جریان (Current Excitation) توان مورد نیاز آمپلی‌فایرها را تامین کرد.ولتاژ خروجی میکروفون افست گیری شود تا علاوه بر افزایش رزولوشن، از تمامی بازه قابل اندازه‌گیری کارتهای داده برداری استفاده شود.استفاده از فیلتر مناسب برای حذف نویزهای خارجی با فرکانس بالااستفاده از اتصال به زمین مناسبمنبع: ni-daq.irاشکاناشکانThu, 08 Apr 2021 02:10:20 +0430https://virgool.ir/@ashkan.nm/تاریخچه-شرکت-national-instruments-ftqrifh6q2lkدفتر شرکت NI در آستین تگزاسشرکت National Instruments یا NI، یک شرکت چند ملیتی آمریکایی با فعالیت بین‌المللی است. دفتر مرکزی آن در آستین، تگزاس است و تولید کننده تجهیزات تست خودکار و نرم افزار ابزار دقیق است. برنامه‌های معمول شامل داده‌برداری، کنترل ابزار و بینایی ماشین است. در سال 2019، این شرکت محصولات خود را به بیش از 35000 شرکت با درآمد 1.03 میلیارد دلار فروخت.شکل‌گیری شرکت National Instrumentsدر اوایل دهه 1970، جیمز تراچارد، جف کودوسکی و بیل نوولین در آزمایشگاه‌های تحقیقات کاربردی دانشگاه تگزاس کار می‌کردند. آنها بعنوان بخشی از یک پروژه تحقیقاتی نیروی دریایی امریکا، از یک فناوری اولیه کامپیوتری برای داده‌برداری و پردازش داده‌ها استفاده می‌کردند. این افراد درحالیکه از روش‌های ناکارآمد داده‌برداری که استفاده می‌کردند نامید شده بودند، تصمیم گرفتند محصولی تولید کنند که کار داده‌برداری را با سهولت بیشتری انجام دهد. در سال 1976، این سه نفر در گاراژ خانه تراچارد، یک شرکت جدید تأسیس کردند. ابتدا سعی کردند چندین نام از جمله Longhorn Instruments و Texas Digital انتخاب کنند. اما سرانجام، آنها نام National Instruments را انتخاب کردند.بنیان‌گذاران شرکت NIاین گروه با وامی به مبلغ 10 هزار دلار از بانک اینترفیست، یک کامپیوتر PDP-11/04 خریداری کردند. سپس برای اولین پروژه خود، یک رابط GPIB طراحی کرده و ساختند. اولین فروش آنها به پایگاه نیروی هوایی کلی در سن آنتونیو، تگزاس بود. از آنجا که هر سه نفر هنوز در دانشگاه تگزاس استخدام بودند، در سال 1977 اولین کارمند تمام وقت شرکت را استخدام کردند. با نام این کارمند کیم هریسون-هوسن بود و وظیفه پردازش سفارش‌ها، صورتحساب‌ها و پاسخگویی به مشتریان را برعهده داشت. در پایان اولین سال آنها تنها سه بورد GPIB فروخته بودند. از اینرو برای جلب مشتریان بیشتر، برای 15000 کاربر مینی کامپیوتر PDP-11 ایمیلی بمنظور معرفی محصولات خود ارسال کردند. در پی افزایش فروش، در سال 1978 با اجاره یک دفتر 56 متر مربعی به آدرس 9513 Burnet Road در آستین تگزاس، توانستند به یک فضای اداری واقعی منتقل شوند.دهه 1980در پایان دهه 1970، این شرکت فروش 400،000 دلاری و سود 60،000 دلاری را ثبت کرد. در سال 1980 هر سه بنیان‌گذار شغل خود را در دانشگاه رها کردند تا تمام وقت خود را به شرکت National Instruments اختصاص دهند. در پایان سال فضایی با متراژ 500 مترمربع اجاره کردند و شرکت را به یک دفتر بزرگتر منتقل نمودند.همچنین به منظور افزایش درآمدزایی، این شرکت پروژه‌های تخصصی زیادی را برعهده گرفت. کار بر روی سیستم کارت اعتباری پمپ سوخت و یک مولد سیگنال (Signal Generator) برای آزمایشهای صوتی نیروی دریایی ایالات متحده از جمله این پروژه‌ها بود. در سال 1981، شرکت به فروش یک میلیون دلاری رسید. با افزایش فروش، شرکت در سال 1982 به یک دفتر 1000 متر مربعی تغییر مکان دادند.در سال 1983، نشنال اینسترومنتز به یک نقطه عطف سازمانی رسید. در این سال NI اولین بورد GPIB خود را برای اتصال تجهیزات به رایانه‌های IBM توسعه داد. با ورود کامپیوترهای Macintosh که از واسط‌های گرافیکی بهره می‌بردند، این شرکت احساس آمادگی کرد تا با استفاده از رابط‌های گرافیکی این کامپیوتر‌ها محصولات خود را توسعه دهد.کودوسکی تحقیقاتی مبتکرانه را با کمک محققان دانشجویی در دانشگاه تگزاس در زمینه استفاده از رابط گرافیکی آغاز کرد. این تحقیقات منجر به ایجاد محصول شاخص NI، یعنی پلتفرم توسعه گرافیکی با نام لب‌ویو (LabVIEW) برای رایانه‌های Macintosh شد. این محصول در سال 1986 منتشر شد. این نرم‌افزار به مهندسان و دانشمندان این امکان را می‌دهد تا به جای تایپ کردن کد مبتنی بر متن، از طریق "سیم کشی" آیکون‌ها برنامه‌نویسی کنند. با استفاده از یک محیط توسعه بصری‌تر و با ساختاری کمتر، بهره‌وری برنامه‌نویسان و محققین به شکل چشمگیری افزایش یافت. این امر باعث محبوبیت بسیار زیاد LabVIEW شد. سال بعد، نسخه‌ای از LabVIEW، معروف به LabWindows، برای محیط DOS منتشر شد.تعداد کارمندان شرکت تا سال 1986 یه 100 نفر رسید. همچنین به عنوان بخشی از استراتژی شرکت مبنی بر فروش مستقیم محصولات، NI در سال 1987 اولین شعبه بین‌المللی خود را در توکیو، ژاپن افتتاح کرد.دهه 1990در سال 1990 شرکت نشنال اینسترومنتز به ساختمان جدیدی در 6504 Bridge Point Parkway نقل مکان کرد. در سال 1991 شرکت این ساختمان را خریداری کرد.شرکت نشنال اینسترومنتز اولین حق ثبت اختراع خود را برای LabVIEW در سال 1991 دریافت کرد. سپس در همان سال، شرکت سیستم مطلوب‌ساز سیگنال (به انگلیسی: Signal Conditioning) برای ابزار تحقیقاتی Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation یا به اختصار SCXI را با هدف بهبود فرآیندهای پردازش سیگنال ارائه کرد. در سال 1992، برای اولین بار LabVIEW برای رایانه‌های شخصی مبتنی بر سیستم عامل ویندوز منتشر شد. با توجه به اینکه LabVIEW اکنون در دسترس مخاطبان بسیار بیشتری قرار داشت، در سال 1993 شرکت به نقطه عطف درآمد 100 میلیون دلار فروش سالانه رسید. برای جذب برنامه‌نویسان C و ++C، در همان سال شرکت محصولی با عنوان LabWindows/CVI را معرفی کرد.همچنین در سال 1994 اولین صفحه وب شرکت با دامنه natinst.com منتشر شد. با ادامه رشد شرکت، دیگر فضای 12،600 متر مربعی پاسخگوی نیاز شرکت نبود. به همین دلیل در سال 1994، شرکت به یک مکان 72 هکتاری (290،000 متر مربع) در شمال آستین نقل مکان کرد. در این زمان، تعداد کارمندان NI به 1000 کارمند رسیده بود.پردیس جدید NI که در سال 1998 افتتاح شد، کاملا متناسب با نیاز کارمندان طراحی شده بود. این محوطه شامل مناطق اختصاصی "بازی"، از جمله زمین‌های بسکتبال و والیبال، سالن بدنسازی کارمندان و مسیر پیاده‌روی در سطح پردیس بود. هر یک از ساختمان‌های این پردیس با پنجره پوشیده شده بودند به طوری که کارمندان مستقر در اتاق‌ها همیشه چشم‌انداز آفتاب و منظره شمال غربی آستین را داشتند. همچنین باهدف تساوی بین کارمندان، مدیرعامل شرکت نیز، اتاقی اختصاصی ندارد و در یک اتاقک باز می‌نشیند.زبان برنامه‌نویسی گرافیکی LabVIEW شاخص‌ترین محصول نرم‌افزاری شرکت NIدر این زمان به عنوان بخشی از بسته‌های مزایا و پاداش، به کارمندان سهام شرکت داده می‌شد. وقتی در سال 1995 شرکت در بورس عرضه گشت، بیش از 300 نفر از کارمندان شرکت سهامدار بودند. شرکت نشنال اینسترومنتز اکنون با نماد NATI در بورس NASDAQ نیویورک دادوستد می‌شود.در اواخر دهه 1990، مشتریان استفاده از LabVIEW را در برنامه‌های اتوماسیون صنعتی آغاز کرده بودند. با استفاده از LabVIEW و کارت‌های پیشرفته‌تر DAQ که توسط شرکت ارائه شده بود، مهندسان می‌توانستند ابزارهای گران قیمت و از نظر عملکرد غیرقابل تغییر را با سیستم‌هایی انعطاف‌پذیر و مبتنی بر رایانه شخصی جایگزین کنند. در نتیجه این اتفاق، فرآیند داده‌برداری انعطاف‌پذیرتر و کم هزینه‌تر شد. سیستمهای دریافت داده از سنسور اغلب به اختصار DAS یا DAQ نوشته می‌شوند.با خرید نرم‌افزار Georgetown Systems Lookout توسط شرکت، محصولات NI بیش از قبل به محیط‌های صنعتی و کارخانه‌ها راه یافتند. تا سال 1996، شرکت نشنال اینسترومنتز فروش سالانه 200 میلیون دلاری داشت و در لیست 200 شرکت برتر کوچک مجله فوربس قرار گرفته بود.همچنین در اواخر این دهه، مهندسان در NI مرزهای ابزار دقیق را گسترش دادند. آنها نرم‌افزارها و سخت‌افزار‌های بینایی ماشینی تولید کردند که به دوربینها اجازه میدهد تا عملکردی مانند سنسورها داشته باشند.دهه 2000در اوایل دهه 2010 شرکت سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی در زمینه وب کرد. بطوریکه بعد از ثبت دامنه ni.com بازدید و فروش آنلاین از وبسایت شرکت به شدت افزایش یافت. همچنین شرکت سریعا و با هدف کمک به تصمیم‌گیری راحت‌تر مشتریان در انتخاب محصول متناسب با نیازشان، ابزارهای پیکربندی آنلاین را نیز معرفی کرد.همزمان به ارائه NI Developer Zone پرداخت که به کاربران نهایی (end-user) و توسعه‌دهندگان (Developer) اجازه‌ می‌داد تا به کدهای نمونه (Sample Code) و برنامه‌های نمونه (Example Program) دسترسی داشته باشند. همچنین با توسعه انجمن‌هایی که در آن کاربران و کارمندان NI میتوانستند در تعامل با یکدیگر به حل مشکلات کمک کنند، خدمات پس‌ از فروش خود را برای مشتریان جذاب‌تر کرد.در دهه 2000، شرکت نشنال اینسترومنتز صادرات بیشتر به خارج از کشور را آغاز کرد.بعلاوه در این سال اولین کارخانه بین‌المللی خود را در دبرتسن، مجارستان افتتاح کرد. این کارخانه با مساحت 13400 متر مربع با تنوع بخشیدن به افزایش تولیدات شرکت کمک کرد. NI اکنون تقریباً 90٪ از تولیدات خود را در دبرتسن تولید می‌کند. در سال 2011 با اعطای کمک چند میلیون دلاری از طرف دولت مجارستان، NI تولید در Debrecen را تقریباً 20 درصد افزایش داد.دفتر شرکت National Instruments در کشور مجارستان، شهر دبرتسنتا سال 2006 شرکت National Instruments برای فروش مستقیم محصولات به مشتریان، 21 دفتر فروش در اروپا و 12 دفتر در آسیا/اقیانوسیه افتتاح کرد. همچنین در سال‌های بعد تعداد زیادی دفاتر در قاره آمریکا، آفریقا و خاورمیانه افتتاح کرد. مراکز تحقیق و توسعه در ایالات متحده، آلمان، هند، رومانی، چین، کانادا و مالزی افتتاح شد.دهه 2010در ژانویه 2013، شرکت National Instruments کلیه سهام شرکت Digilent Inc را به تملک خود درآورد. Digilent در سال 2000 توسط دو استاد مهندسی برق دانشگاه ایالتی واشینگتن با نام‌های "کلینت کول" و "ژن اپرسون" تاسیس شده بود. Digilent با فروش تجهیزات آزمایشی و قابل توسعه به دانشگاه‌ها، تبدیل به  شرکتی بزرگ و چند ملیتی در بخش آموزش مهندسی شده بود.دهه 2020در 16 ژوئن سال 2020، National Instruments اعلام كرد كه رسماً نام شركت را به NI تغییر میدهد. نامه‌ای از رئیس هیئت مدیره و مدیر عامل شرکت اریک استارکلوف در مورد این تغییر مطابق زیر توضیح داد:شرکت National Instruments با هدف ارائه خدماتی بهتر به شما تغییراتی خواهد داشت. هم اکنون نیز ممکن است متوجه برخی از تغییراتی که در شرکت اتفاق افتاده است شده‌ باشید. بعنوان اولین قدم، بابت قدرانی از بازارهای جهانی نام خود را به NI کوتاه می‌کنیم. هدف از این تغییر تصدیق این نکته است که ما امروزه کارهای بسیار بیشتری از تولید "Instruments" انجام می‌دهیم.منبع: وبسایت نشنال اینسترومنتز ایراناین مطلب توسط نشنال اینسترومنز ایران در ویکی‌پدیا نیز بارگذاری شده است.اشکاناشکانSun, 17 Jan 2021 19:04:05 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/سنسور-شتاب-سنج-در-اندازه-گیری-ارتعاشات-homf4loex1puدر این مقاله، می‌خواهیم در مورد انواع سنسور‌ شتاب‌سنج ارتعاشات (Vibration) و پارامترها مهم برای انتخاب مناسب این سنسورها صحبت کنیم. ارتعاشات یکی از پدیده‌های بسیار رایج در ماشین آلات صنعتی است و اگر خارج از کنترل باشد می‌تواند دستگاه آسیب بزند، سنجش و نظارت پیوسته بر آن اهمیت بسیاری دارد.سنسور ارتعاش چیست؟در این مقاله، می‌خواهیم در مورد انواع مختلف ارتعاشات صحبت کنیم. همچنین انواع مختلف سنسورهای ارتعاش‌سنج و پارامترهای کلیدی برای انتخاب دستگاه تشخیص ارتعاش مناسب را بررسی خواهیم کرد.برای بهره‌گیری از عملکرد بهینه ماشین آلات، لازم است به طور پیوسته پارامترهایی مانند سرعت، دما، فشار و ارتعاش را کنترل شوند. نظارت بر تغییرات هر یک از این پارامترها می‌تواند باعث جلوگیری از خرابی یا آسیب‌دیدگی دستگاه شود. در میان این پارامترها بررسی ارتعاشات دستگاه یکی از بهتری پارامترها برای بررسی و کنترل است.انواع ارتعاشات و تعاریفپیش از هر چیز و قبل از اینکه خیلی وارد بحث شویم، باید تعریفی از ارتعاش داشته باشیم. ارتعاش را می‌توان به عنوان نوسان مکانیکی نسبت به موقعیت تعادل یک ماشین یا قطعه تعریف کرد. ارتعاش در تجهیزات صنعتی گاهی بخشی از عملکرد طبیعی دستگاه است اما گاهی اوقات می‌تواند نشانه ای از بروز مشکل باشد. در نظارت بر ماشین‌ آلات با دو نوع ارتعاش روبرو هستیم. این دو عبارتند از:- ارتعاش محوری (Axial Vibration)- ارتعاش شعاعی (Radial Vibration)انواع ارتعاشاتارتعاش محوری (Axial Vibration)ارتعاش محوری، یک لرزش شفت طولی یا موازی با شفت موتور است. برای مثال، عدم همراستایی شفت موتور و محور انتقال قدرت می‌تواند باعث ارتعاش محوری شود.ارتعاش محوریارتعاش شعاعی (Radial Vibration)ارتعاش "شعاعی" به عنوان نیرویی است که از شافت به سمت خارج وارد می شود. ارتعاش شعاعی در صورت وجود نقطه‌ای (لکه) سنگین در قطعات دوار موتور و به هنگام چرخش رخ میدهد. برای مثال اگر یک تیغه فن تغییر شکل داده باشد، با چرخش فن تیغه تغییر شکل یافته نیرویی به سمت خارج به شافت موتور وارد می‌کند و باعث بروز لرزش‌های شعاعی می‌شود.ارتعاش شعاعیانواع سنسور شتاب‌سنج ارتعاشاتاکنون که فهمیدیم ارتعاش چیست، انواع مختلف سنسورها برای شناسایی و کنترل ارتعاش را بررسی خواهیم کرد. اما ابتدا بایستی با شتاب‌سنج (Accelerometer) آشنا شویم. شتاب‌سنج‌ها دستگاه‌هایی هستند که ارتعاش یا شتاب حرکت سازه را اندازه‌گیری می‌کنند. به عبارت دیگر شتاب‌سنج‌ها یک مبدل (Transducer) دارند که نیروی مکانیکی ناشی از ارتعاش یا تغییر سرعت را با استفاده از اثر پیزوالکتریک به جریان الکتریکی (ولتاژ) تبدیل می‌کند. علاوه بر اندازه‌گیری‌های ارتعاش‌سنجی از سنسورهای شتاب‌سنج می‌توان در اندازه‌گیری‌های شوک (ماندد انفجارها و تست‌های خرابی)، اندازه‌گیری لرزش با فرکانس پایین و آهسته استفاده کرد. از مزایای شتاب‌سنج‌ها می‌توان به خطی بودن رفتار آنها در یک دامنه فرکانس گسترده و یک دامنه دینامیکی بزرگ اشاره کرد. منظور ازدامنه دینامیکی حداکثر بازه‌ای است که شتاب‌سنج می‌تواند بدون اعوجاج (Distorting) یا قطع سیگنال خروجی اندازه‌گیری کند. این بازه معمولا برحسب شتاب g بیان می‌شود.سنسور شتاب‌سنج پیزوالکتریکیکی از ویژگی‌های غیرمعمولی که برخی سرامیک‌ها و پلیمر‌ها از خود نشان می‌دهند، پدیدهٔ پی‌اِیزوالکتریک یا اثر فشاربرقی است. بر اثر این پدیده با اعمال نیروی خارجی، دوقطبی‌های این سرامیک‌ها تحریک می‌شوند و میدان الکتریکی بوجود می‌آورد. با وارونه کردن اثر نیرو (مثلاً از کششی به فشاری) جهت میدان معکوس می‌شود.شماتیک یک سنسور شتاب‌سنج پیزوالکتریکدو نوع شتاب‌سنج پیزوالکتریکی داریم:1- شتاب‌سنچ پیزوالکتریکی امپدانس بالا (High Impedance Piezoelectric Accelerometer)2- شتاب‌سنچ پیزوالکتریکی امپدانس پایین (Low Impedance Piezoelectric Accelerometer)شتاب‌سنج‌های امپدانس بالا، یک بار الکتریکی تولید می کنند که مستقیماً به ابزار اندازه گیری متصل است. در این نوع شتاب‌سنج بار الکتریکی تولید شده توسط کریستال پیزوالکتریک مستقیماً به ابزار اندازه‌گیری متصل می‌شود. در این مدل‌ها پالس الکتریکی خروجی از سنسور به امکانات و تجهیزات ویژه‌ای نیاز دارد که معمولاً در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی یافت می‌شوند. این نوع شتاب‌سنج‌ها همچنین در کاربرد‌هایی با درجه حرارت بالا (بیشتر از 120 درجه سانتیگراد) که نمی‌توان از مدلهای امپدانس پایین استفاده کرد، بکار می‌روند.نوع دیگر شتاب‌سنج‌ها، شتاب‌سنج‌های با امپدانس پایین هستند. شتاب‌سنج امپدانس پایین ‌دارای یک شتاب‌سنج شارژ در قسمت جلویی و یک مدار میکرو و ترانزیستور داخلی هست که این پالس الکترونیکی تولید شد را به یک ولتاژ امپدانس پایین تبدیل می‌کند. ولتاژ امپدانس پایین تولید شده به راحتی با دستگاه‌های اندازه‌گیری معمول در بازار قابل اندازه‌گیری است. این نوع شتاب‌سنج معمولاً در صنعت استفاده می‌شود. معمولا ولتاژ خروجی این نوع شتاب‌سنج‌ها در بازه +/- 5 ولت هستند.شتاب‌سنج‌های Strain Gaugeنوع دیگر سنسور‌های اندازه‌گیری ارتعاش، سنسور‌هایی برپایه strain Gauge هستند. سنسور‌های Strain Gauge عموما در اندازه‌گیری فشار کاربرد دارند. در این نوع سنسور‌ها یک صفحه بسیار نازکی وجود دارد و متناسب بار نیرویی که بواسطه کشش ناشی از فشار یا ارتعاش به آن وارد می‌شود، ولتاژ تولید می‌کند.شتاب‌سنج‌های جریان گردابی (Eddy-Current)آخرین نوع سنسور ارتعاش که در مورد آن صحبت خواهیم کرد، یک سنسور‌های جریان گردابی (Eddy-Current) یا سنسور جابجایی خازنی (Capacitive Displacement sensor) است. سنسورهای جریان گردابی سنسور‌هایی غیرتماسی هستند. این سنسورها موقعیت (یا تغییر موقعیت) را نسبت به یک رسانا اندازه‌گیری می‌کنند. این سنسورها با میدان‌های مغناطیسی کار می‌کنند.شماتیک سنسورهای جریان گردابیاین سنسورها تقریباً به طور انحصاری در ماشین آلات چرخشی (دوار) برای اندازه‌گیری ارتعاش شافت استفاده میشود. مثالی از یک کاربرد معمول استفاده از این مدل سنسور‌های اندازه‌گیری ارتعاش، نظارت و حفاظت توربو ماشین‌ها است. بدلیل اینکه ساچمه‌های یاتاقان‌های درون یک محفظه سخت و لایه‌ای از روغن (گریس) احاطه شده‌اند، ارتعاشات به خوبی به محفظه خارجی منتقل نمی‌شوند. بنابراین برای اندازه‌گیری حرکت شافت از سنسور‌های جریان گردابی بجای انواع دیگر شتاب‌سنج‌ها استفاده میشود.چگونه یک سنسور شتاب‌سنج مناسب انتخاب کنیم؟از آنجا که شتاب‌سنج‌ها بسیار متنوع هستند، شما تنوع گسترده‌ای براساس طرح‌، اندازه‌ و بازه اندازه‌گیری سنسور‌ها برای انتخاب دارید. درک ویژگی‌های سیگنالی که انتظار دارید اندازه‌گیری کنید و محدودیت‌های محیطی، می‌تواند به شما کمک کند تا انتخابی مناسب داشته باشید. در ادامه برخی از این پارامترها را بیشتر بررسی می‌کنیم.شدت ارتعاشات (Vibration Amplitude)حداکثر دامنه یا بازه ارتعاشی که اندازه‌گیری می‌کنید، محدوده سنسوری را که می‌توانید استفاده کنید تعیین می‌کند. اگر سعی کنید ارتعاشی خارج از محدوده توانایی سنسور را اندازه بگیرید، سنسور یا آسیب میبیند یا نتایجی غلط نمایش می‌دهد. به طور معمول، شتاب‌سنج‌هایی که برای ارتعاشات با شدت زیاد استفاده می‌شوند، حساسیت (Sensitivity) و جرم (Mass) کمتری دارند.حساسیت (Sensitivity)حساسیت یکی از مهمترین پارامترهای شتاب‌سنج است. این پارامتر تبدیل ارتعاش به ولتاژ در یک فرکانس مرجع مانند 160 هرتز را توصیف می‌کند. حساسیت شتاب‌سنج برحسب میلی‌ولت بر G (شتاب گرانش) تعریف می‌شود. برای مثال اگر حساسیت یک شتاب‌سنج معمولی 100 میلی‌ولت بر شتاب گرانش (mV/G) است و شما شتابی 10G را اندازه‌گیری می‌کنید، انتظار خروجی 1000 میلی‌ولت یا 1 ولت را دارید. مقدار دقیق حساسیت توسط کالیبراسیون تعیین شده و معمولاً در گواهی کالیبراسیون همراه سنسور ذکر می‌شود. از طرفی حساسیت وابسته به فرکانس نیز است. برای تعیین چگونگی تغییرات حساسیت با فرکانس، باید یک کالیبراسیون کامل در سراسر دامنه فرکانس سنسور انجام شود. شکل زیر مشخصات معمولی پاسخ فرکانس یک شتاب‌سنج را نشان می‌دهد. به طور کلی برای اندازه‌گیری ارتعاشات با دامنه نوسان بزرگ از شتاب‌سنج با حساسیت پایین و برای اندازه‌گیری ارتعاشات با دامنه نوسان کم از شتاب‌سنج با حساسیت زیاد استفاده می‌شود.همانطور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنیم، در بازه‌ای خارج از بازه فرکانس سنسور رابطه حساسیت و فرکانس غیرخطی می‌شود.تعداد محور (Number of Axes)براساس اینکه شتاب در چه جهتی اندازه‌گیری می‌شود، دو نوع فشارسنج داریم. شایعترین شتاب‌سنج‌ها فقط در راستای یک محور شتاب را اندازه‌گیری می‌کند. این مدل‌ها اغلب برای اندازه‌گیری سطح ارتعاشات مکانیکی استفاده می‌شود. نوع دوم شتاب‌سنج‌ها در راستای سه محور عمل می‌کنند. این شتاب‌سنج‌ها میتواند بردار سه بعدی شتاب را در راستای محورهای x,y,z اندازه‌گیری کنند. در جاییکه نیاز به تعیین نوع لرزش، مانند جانبی (Lateral)، عرضی (Transverse) یا چرخشی (Rotational) است از این نوع استفاده می‌شود.چگونگی قابلیت نصب (Mounting Option)یکی دیگر از پارامتر‌های موثر به هنگام انتخاب سنسور شتاب‌سنج، چگونگی نصب آن است.  در حالت کلی 4 روش نصب وجود دارد.- دستی یا کاوشگر (Handheld or probe tips)- مغناطیسی (Magnetic)- چسب پایه (Adhesive)- پیچی یا رزوه‌دار (Stud mount)مدل پیچی (رزوه دار) تا حد زیادی بهترین روش نصب است. اما این روش نیاز به سوراخکاری در ماده هدف دارد و به طور کلی برای نصب سنسور بصورت دائمی استفاده می‌شود. روش‌های دیگر برای استفاده‌های موقت بکار می‌روند. روشهای مختلف اتصال همگی بر روی فرکانس قابل اندازه‌گیری توسط شتاب‌سنج تأثیر می گذارند. به طور کلی، هرچه اتصال ضعیفتر باشد، اندازه‌گیری در فرکانس‌های پایینتر محدودتر می‌شود. با افزودن هر جرم به شتاب‌سنج، مانند روش‌های نصب چسبی یا مغناطیسی، فرکانس تشدید را کاهش میابد، که ممکن است بر روی دقت و بازه دامنه فرکانس قابل اندازه‌گیری توسط شتاب‌سنج تأثیر بگذارد. برای تعیین بهترین روش نصب مشخصات شتاب‌سنج را با جزئیات بررسی کنید. در جدول زیر روش‌های مختلف نصب و فرکانس کاری مناسب برای هر روش بیان می‌شود.محدودیت های محیطی (Environmental Constraints)هنگام انتخاب شتاب‌سنج، به پارامترهای مهم محیطی مانند حداکثر دمای کار، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مضر و رطوبت توجه کنید. عموما بدلیل جنس بدنه محکم (Rugged) و قابل اعتماد (Reliable) می‌توان از بیشتر شتاب‌سنجها در محیط‌های پرخطر استفاده کرد. برای محافظت بیشتر، شتاب‌سنج‌های صنعتی ساخته شده از فولاد ضدزنگ می‌توانند از سنسورها در برابر خوردگی و مواد شیمیایی محافظت کنند.اگر سیستم باید در دماهای بالا کار کند، از شتاب‌سنج حالت شارژ (امپدانس بالا) استفاده کنید. از آنجایکه این شتاب‌سنج‌ها شامل مدار الکترونیکی داخلی نیستند، دمای کار فقط با ماده سنجش (سرامیک یا پلیمر داخلی) و مواد استفاده شده در ساخت بدنه محدود میشود. با این حال، از آنجا که این مدل شتاب‌سنج‌ها مطلوب‌سازی سیگنال (Signal Conditioning) و تقویت شارژ داخلی (Internal Charge Amplifier) ندارند، شتاب‌سنج‌های (امپدانس بالا) به تداخل محیطی حساس هستند و به کابل اتصال با نویز کم نیاز دارند. اگر نویز محیط زیاد است، باید در طول مسیر سنسور تا دستگاه داده‌برداری از مبدل شارژ و یا از سنسور IEPE با تقویت‌کننده شارژ داخلی استفاده کنید.مشخصات رطوبت با توجه به نوع درزگیری شتاب‌سنج تعریف می‌شود. درزگیری‌های معمول شامل هرمتیک، اپوکسی یا محیطی هستند. بیشتر این روش‌های درزگیری می‌توانند سطح بالایی از رطوبت را تحمل کنند، اما برای حالت‌هایی که سنسور باید در مایعات غوطه‌ور باشد و یا شرایطی که سنسور برای مدتی طولانی در معرض رطوبت زیاد است، سنسورهایی با درزگیری هرمتی توصیه می‌شود.قیمتاگرچه شتاب‌سنج‌های امپدانس بالا و مدل‌های IEPE قیمت‌های مشابهی دارند، اما برای سیستم‌های بزرگ و چند کاناله که تعداد زیادی سنسور نیاز دارند، شتاب‌سنج‌های IEPE به شکل قابل توجهی هزینه کمتری دارند. زیرا به کابل‌های نویز پایین و تقویت‌کننده‌ خاصی احتیاج ندارند. بعلاوه، استفاده از شتاب‌سنج‌های IEPE آسانتر است زیرا برای کارکرد و نگهداری آنها به مراقبت، توجه و تلاش کمتری نیاز دارند.مطلوب‌سازی سیگنال در شتاب‌سنج‌ها (Signal conditioning for accelerometers)هنگام تهیه یک شتاب‌سنج برای اندازهگیری صحیح توسط دستگاه DAQ باید اطمینان حاصل کنید که تمام شرایط مطلوب‌سازی سازی سیگنال را برآورده می کنید:- تقویت سیگنال برای افزایش وضوح اندازه گیری و بهبود نسبت سیگنال به نویز- استفاده از جریان تحریک مناسب (Current Excitation) برای تقویت بیشتر سیگنال در سنسورهای IEPE- استفاده از کوپل AC برای حذف افست DC، افزایش رزولوشن و استفاده از محدوده کامل دستگاه- فیلتر کردن مناسب برای حذف نویزهای خارجی با فرکانس بالا- محدوده دینامیکی مناسب برای اندازه‌گیری دامنه کامل شتاب‌سنجدسته‌ای از کارت‌های داده‌برداری شرکت NI به صورت تخصصی برای اندازه‌گیری ارتعاشات طراحی و ساخته شده‌اند. مدل‌های USB-4431 و USB-4432 و PCI-4474 از این دسته محصولات هستند. شرکت نشنال اینسترومنتز ایران آمادگی دارد در زمینه تامین و خدمات انواع کارت‌های داده برداری برند National Instruments و انواع سنسورهای شتاب‌سنج نیاز‌های شمار را تامین نماید.منبع: سایت ni-daq.irاشکاناشکانWed, 13 Jan 2021 14:11:48 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/داده-برداری-پایدار-با-daqهای-پرسرعت-zbtdt9ebrbheسیستم‌های داده‌برداری پرسرعتمقدمه ای برای داده‌برداری پرسرعت: آنچه باید بدانیداهمیت سیستم‌های داده‌برداری (High-Speed Data Acquisition Systems) در کاربردهای آزمایشگاهی، صنعتی و عملی غیرقابل انکار است. زیرا این سیستم‌ها مکانیزم استانداردی برای انتقال داده‌های آنالوگ به کامپیوتر برای انجام پردازش بیشتر را فراهم می کنند. با این حال ، این سیستم های DAQ چیزی جز یکپارچه نیستند.سیستم‌های داده‌برداری بسیار متنوع هستند. از سیستم‌هایی که با سرعت نسبتاً کند و دقت پایین داده‌برداری، تا سیستم‌هایی با سرعت و دقت داده‌برداری بسیار زیاد. اگرچه سیستم‌های DAQ ممکن است از نظر ویژگی‌های مختلف مانند سرعت داده‌برداری (Sample Rate)، تعداد کانال، رزولوشن، حافظه و حتی پلتفرم متفاوت باشند، اما همه آنها با استفاده از فناوری دیجیتال به شکل چشمگیری باعث بهبود درک ما از برخی پدیده‌های دنیای واقعی شده‌اند.با این حال "سیستم‌های داده برداری پرسرعت" که قرار است در اینجا بررسی کنیم چه از نظر دقت و چه از نظر سرعت داده‌برداری چند ده مرتبه از سیستم‌های معمولی داده‌برداری فراتر هستند.یک نمونه نه چندان معمولی از یک سیستم پرسرعت DAQ، سیستم هدایت موشک است. چنین سیستمی باید میلیاردها بار در ثانیه  اطلاعات بسیار دقیقی برای ذخیره‌سازی و تجزیه و تحلیل جمع‌آوری کند. نیازی به گفتن نیست که چنین کاری با استفاده از یک سیستم ضعیف و نامناسب قابل به انجام نیست. در نتیجه استفاده از سیستم‌های داده‌برداری سرعت بالا، محکی جدی برای توانایی سیستم کامپیوتری نیز است.وابستگی و یکپارچگیسیستم داده‌برداری سرعت بالا بکار گرفته شونده در هدایت موشک مشخصاً از انواع پیشرفته سیستم‌های داده برداری است. اکثر سیستم‌ها معمولاً به چنین درجه بالایی از سرعت داده‌برداری احتیاج ندارند.تفاوت بین سیستمهای معمولی و پرسرعت DAQ معمولاً در توانایی آنها برای داده‌برداری و انتقال داده‌ها به طور همزمان است. در سیستم‌های پرسرعت که به صورت پیوسته و با سرعتی حتی تا 2GB/s داده‌های آنالوگ ضبط (Record) می‌شوند به سیستم‌های ذخیره داده‌ای با ظرفیت‌های بزرگ تا 192TB نیاز است.مجموعه سیستم داده‌برداری (DAQ) و سخت‌افزاری (Hardware) که بتواند با چنین سرعت‌های بالایی فرآیند داده ‌برداری را به صورت پایدار حفظ کند باید به خوبی با هم تنظیم شوند. این تنظیم دقیق بدلیل وجود مجموعه‌ای از سیستم‌های متصل به هم و تعامل چند وظیفه‌ای با یکدیگر از اهمیت بسیاری برخوردار است. به بیان دیگر، چون سرعت داده برداری بسیار زیاد است، سرعت ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها نیز باید متناسب با این سرعت داده‌برداری باشد. در غیر اینصورت بسیاری از داده‌ها در طول مسیر از سیستم DAQ به سخت‌افزار‌های ذخیره‌سازی و پردازش از دست می‌روند.بنابراین، سیستمهای پرسرعت DAQ به صورت اکوسیستمی با وابستگی اجزائی بسیار زیاد (Rich Ecosystems of Dependency) طراحی می‌شوند. این سیستم‌ها اغلب خودشان شامل تجهیزات لازم برای جمع‌آوری و ضبط داده‌ها، سیستم نظارت گرافیکی بر عملکرد دستگاه و سیگنالهای، خروجی یکپارچه به علاوه همگام‌سازی با دستگاههای خارجی هستند. تمام مجموعه سیستم‌های داده‌برداری با سرعت بالا باهم و به صورت بلادرنگ (Real-time) کار میکنند.یک سیستم داده‌برداری یکپارچهنمونه‌های اخیر این سیستمها دارای مدارهای الکترونیکی با معماری‌‌های قدرتمندی هستند. معماری قدرتمند مدارها امکان میزبانی برای مجموعه‌ای از چندین سیستم فرعی دیگر در یک مجموعه را فراهم می‌کند. بنابراین امکان دریافت داده‌ها از چندین کانال مختلف، مطلوب‌سازی (Signal Conditioning)، نظارت (Monitor)، ذخیره‌سازی و پردازش هوشمند سیگنال به صورت بلادرنگ (Real-time) در یک مجموعه دستگاه فراهم شده است.چالش‌های نگهداری از سیستم‌های DAQ پرسرعتامروزه کامپیوترها چنان پیشرفت کرده‌اند که تا همین چند سال پیش غیرقابل تصور بود. قدرت CPUها بصورت شگفت‌آوری افزایش یافته است. با این وجود، برای سیستم‌های جمع آوری داده‌ (DAQ)، یک چالش واقعی اینست که بتوانید تشخیص دهید چه زمانی سیستم داده‌برداری پرسرعت شما با یک مشکل روبرو (یا در حال روبرو شدن) شده است. اما چرا شناسایی این زمان مهم و چالش برانگیز است؟هیچ چیزی مانند زمانی که کامپیوتر مجبور به کار با یک سیستم داده‌برداری پرسرعت و به صورت بلادرنگ است، توانایی کامپیوتر را به چالش نمی‌کشد. اگر واقعاً می‌خواهید محدودیتهای یک سیستم کامپیوتری را آزمایش کنید، راهی بهتر از اینکه آن را در معرض وزن کامل یک نرم‌افزار داده‌برداری چند کاناله قرار دهید، نیست.یک سیستم پرسرعت DAQ باید بتواند بدرستی از پس وظیفه خود بخصوص در محیط‌های ناپایدار و غیرقابل اطمینان بربیاید. این سیستم همچنین باید بتواند سیگنال‌ها را بصورت بلادرنگ به شکل موج در مانیتور نمایش دهد. رزولوشن بالایی داشته باشد (حداقل 16 بیت) و قابل تنظیم باشد. هیچ چیز سریعتر از جریان داده‌های پرسرعت روی یک هارد دیسک با سرعت بیش از 1 کیلوهرتز در هر کانال، قدرت کامپیوتر‌های معمولی را تحلیل نمی‌برد. بخصوص اگر قرار باشد همزمان با این کار داده‌ها به صورت گرافیکی نیز نمایش داده شوند.مشاوره تخصصی برای راهنمایی شما در باتلاقی به نام داده‌برداری پرسرعتدر نشنال اینسترومنتز ایران می‌دانیم که چالش‌های انتخاب یک دستگاه داده‌برداری مناسب با توجه به کاربردهای مورد نظر شما چه هستند. وظیفه خود می‌دانیم تا در این راستا به شما کمک نماییم. در صورت هرگونه سوالی با ما تماس بگیرید.اشکاناشکانTue, 12 Jan 2021 15:56:53 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/مفاهیم-پایه-ای-داده-برداری-lxamr7bsfkksData Acquisition Systems زا فرآیند دریافت، پردازش و دریافت سیگنال در Data Acسیستمهای دریافت داده (Data Acquisition Systems)سیستمهای دریافت داده (Data Acquisition Systems) که اغلب به اختصار DAS یا DAQ نوشته می‌شوند، سیستم‌هایی هستند که برای اندازه‌گیری و ردیابی نوعی از سیستم فیزیکی طراحی شده‌اند و داده‌های خروجی از این سیستم‌ها را به فرمی قابل مشاهده و پردازش در رایانه تبدیل می‌کنند.طراحی و ساخت سیستم‌های DAS پیچیده است. اولین سیستم DAS توسط IBM در دهه 1960 طراحی شد که مجموعه از تعداد بسیار زیادی کامپیوترها و سخت‌افزارها بود. با پیشرفت تکنولوژی سیستمهای عمومی بیشتری در دسترس قرار گرفته‌اند. در نتیجه اکنون اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل تقریباً هر نوع سیستم فیزیکی امکانپذیر است. در حال حاضر سیستم‌های DAS در زمینه‌های مختلف از تولیدات صنعتی گرفته تا تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نوع سیستم مورد استفاده بسته به هر کاربرد متفاوت است.طراحی و ساخت سیستم‌های DAS پیچیده است. اولین سیستم DAS توسط IBM در دهه 1960 طراحی شد که مجموعه از تعداد بسیار زیادی کامپیوترها و سخت‌افزارها بود. با پیشرفت تکنولوژی سیستمهای عمومی بیشتری در دسترس قرار گرفته‌اند. در نتیجه اکنون اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل تقریباً هر نوع سیستم فیزیکی امکانپذیر است. در حال حاضر سیستم‌های DAS در زمینه‌های مختلف از تولیدات صنعتی گرفته تا تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نوع سیستم مورد استفاده بسته به هر کاربرد متفاوت است.با این حال، به طور کلی، تمام سیستم‌های DAS از سه قسمت تشکیل می‌شوند. این سه قسمت عبارتند از:1- سنسورهای مورد استفاده برای جمع آوری داده‌ها از سیستمهای فیزیکی2- مدارهای مورد استفاده برای انتقال این داده‌ها به رایانه3- سیستم رایانه‌ای که می‌توان روی آنها داده‌های دریافتی را مشاهده و تجزیه و تحلیل کرد.اگر پیش از راه‌اندازی یک سیستم دریافت داده (DAS) دو فاکتور: چه داده‌ای باید جمع‌آوری شود و بعد از جمع‌آوری داده‌ها چگونه می‌خواهیم با داده‌ها کار کنیم به طور واضح مشخص شوند، در زمان و کیفیت داده‌برداری بسیار موثر خواهد بود و باعث صرفه‌جویی قابل توجهی در وقت و هزینه خواهد شد. اجازه دهید سه قسمت سیستم‌های DAS را به صورت جزئی‌تر مورد بررسی قرار دهیم.سنسورهاطراحی هر سیستم DAS باید از سنسوری که قرار است بکار برده شود آغاز گردد. با توجه به تنوع گسترده‌ سنسورهایی که امروزه موجود هستند، تقریباً می‌توان تمام خصوصیات فیزیکی یک پدیده یا سیستم را اندازه‌گیری کرد. اما پیش از آغاز کار باید دقیقاً نوع داده‌ای را که نیاز است جمع‌آوری کنید، مورد توجه قرار دهید. مثلا در مورد یک پرینتر، هرچند که می‌توانید با استفاده از یک سنسور دمای هر لحظه پرینتر را ردیابی کنید، اما پیش از آن باید در مورد اینکه آیا چنین اطلاعاتی واقعاً برای شما مفید هستند مطمئن شوید. برخی از پدیده‌هایی که معمولا با DAS اندازه‌گیری می‌شوند دما، شدت نور، فشار گاز، جریان سیال و نیرو هستند.به ازای هر پارامتر برای اندازه‌گیری، نوع خاصی از سنسور وجود دارد. بنابراین سنسورها اساساً نوعی مبدل هستند که انرژی فیزیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. به عنوان مثال، یک سنسور فشار بر اثر فشاری که به آن اعمال می‌شود واکنش نشان می‌دهد و این اطلاعات را به صورت یک سیگنال الکترونیکی به DAS منتقل می‌کند.هرچند سنسورهای بسیار زیادی موجود هستند، اما باید توجه داشته‌ باشیم که در استفاده از سنسورها نیز محدودیت وجود دارد. زیرا هر سنسوری روی سیستمی (پدیده‌ای) که قرار است اندازه‌گیری کند تأثیر می‌گذارد و از آن انرژی می‌گیرد. این امر بخصوص زمانیکه سیستم اندازه‌گیری با هدف ثبت تغییرات بسیار کوچک استفاده می‌شود بسیار مهم است. زیرا افزودن حتی یک سنسور کوچک به این سیستمها می‌تواند انرژی بسیار زیادی را برای عملکرد موثر از آنها تخلیه کند.بطور خلاصه، اگرچه احتمالاً برای اندازه‌گیری هر جنبه از یک سیستم (پدیده) سنسوری در دسترس است، اما اندازه‌گیری تمام متغیرها همیشه عاقلانه نیست. به هنگام داده‌برداری باید از حداقل سنسورهایی که نیاز شما را برآورده می‌کنند استفاده کنید.پردازش سیگنال (Signal Processing)یک DAS از سخت‌افزارهایی تخصصی برای انتقال سیگنالها از سنسورها به کامپیوتر استفاده می‌کند. تبدیل یک سیگنال ناموزون (Messy) و گاها همراه با نویز زیاد از یک سنسور به قالبی که می‌تواند در رایانه مورد استفاده و تحلیل قرار گیرد، می‌تواند کاری مشکل باشد.فرآیند پردازش سیگنال پیش از ارسال به کامپیوتر را می‌توان به 2 مرحله تقسیم کرد.1- مطلوب‌سازی سیگنال (Signal Conditioning)2- دیجیتال‌سازی سیگنال (Digitalizing)یکی از اولین چالش‌هایی که بعد از دریافت سیگنال از سنسور باید برطرف شود، قدرت سیگنال (Signal Length) است. معمولا سنسورها برای گرفتن کمترین میزان انرژی از سیستم (پدیده) مورد بررسی طراحی شده‌اند. در عمل، بدین معنی که سیگنالی خروجی از سنسور بسیار ضعیف است و پیش از انجام هرکاری بروی آن باید تقویت شود. تقویت سیگنال همواره با افزایش نویز همراه است. بنابراین استفاده از تقویت‌کننده‌ای (Amplifier) که بتواند با حفظ کیفیت سیگنال را تقویت کند بسیار مهم است. یک تقویت‌کننده با نویز زیاد می‌تواند چنان بر روی سیگنال‌ها تاثیر منفی بگذارد که عملا سیگنال‌ها بلا استفاده شوند.بعد از تقویت سیگنال، فرآیند نویز‌گیری خواهد بود. در فرآیند نویز‌گیری به کمک فیلتر‌های بالا گذر (High-Pass Filter) و پایین‌گذر (Low-Pass Filter) نویز‌هایی با فرکانس‌های مشخص  حذف می‌شوند. درواقع نویز‌ها نوساناتی در سیگنال با فرکانس بالا هستند که در مرحله تقویت سیگنال، این سیگنال‌ها نیز تقویت می‌شوند. با حذف این سیگنال‌های ناخواسته (نویز) سیگنال نهایی آماده ارسال به رایانه است. اما پیش از ارسال باید به چالش دیگری غلبه نماییم، دیجیتال سازی سیگنال.اساس کامپیوتر‌ها، دیجیتال یا سیستم صفر و یکی است. بنابراین هر داده‌ای پیش از آنکه به کامپیوتر فرستاده شود باید به صورت صفر و یک تبدیل شود. این فرآیند را دیجیتال‌سازی یا Digitalizing می‌گویند. از سوی دیگر، سیگنال خروجی از سنسور‌ها آنالوگ هستند. سیگنال‌های آنالوگ سیگنال‌هایی پیوسته می‌باشند. در شکل زیر یک سیگنال آنالوگ پس از تبدیل شدن به سیگنالی دیجیتال را مشاهده می‌کنیم.تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتالهمانطور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید پس از تبدیل یک سیگنال آنالوگ به دیجیتال، داده‌ها از حالت پیوسته به شکلی گسسته (یک موج سینوسی دندانه‌دار) تبدیل می‌شوند. در نتیجه‌ی این فرآیند مقداری از داده‌های آنالوگ از دست بروند. هرچه دستگاه دیجیتال کننده رزولوشن (Resolution) بالاتری داشته باشد، موج سینسوی دیجیتال گسستگی کمتری داشته و بیشتر به موج آنالوگ شبیه است. تصویر زیر اثر رزولوشن بر کیفیت سیگنال دیجیتال را نشان می‌دهد.اهمیت رزولوشن در تبدیل آنالوگ به دیجیتالبنابراین در کارت‌های داده‌برداری یا DAQ CARD هرچه رزولوشن کارت‌ها بیشتر باشد، تعداد داده‌های کمتر در فرآیند دیجیتال سازی از بین خواهد رفت. یکی از معروفترین شرکت‌هایی که با کیفیت‌ترین کارت‌های داده‌برداری را می‌سازد شرکت امریکایی نشنال اینسترومنتز (National Instruments) است. تمام یا بخش عمده‌ای از فرآیندهای پردازش سیگنال توسط کارت‌های داده‌برداری شرکت نشنال اینسترومنتز قابل انجام هستند.کامپیوتر‌ها، سخت‌افزار، نرم‌افزاربه محض اینکه سیگنال پردازش (تقویت، نویزگیری و تبدیل به دیجیتال) شد، برای ذخیره سازی و تجزیه و تحلیل باید به کامپیوتر ارسال شود. معمولا برای ارسال داده‌ها به کامپیوتر از پورت‌های موازی یا پورت USB استفاده می‌شود. روش دیگر استفاده از کارت‌های داده‌برداری با قابلیت اتصال به اسلات مادربرد است. در صورت استفاده از این روش ممکن است با مشکل محدودیت درگاه اتصال PCI یا PCIe برروی مادربرد روبرو شویم. برای رفع این مشکل یک روش، تجمیع سازی چندین سیگنال و ارسال آنها به صورت همزمان به کامپیوتر است. برای این منظور می‌توان از کارت‌های داده‌برداری با چندین کانال آنالوگ ورودی (Analog Input) استفاده کرد. مرحله بعدی ارسال داده‌ها به نرم‌افزار برای پردازش آنهاست. امروزه، طیف گسترده‌ای از راه‌حل‌های مختلف نرم‌افزاری (Software Solution) برای کار با DAQها وجود دارد و انتخاب هریک از آنها به نوع داده‌های جمع آوری شده و نحوه پردازش آنها بستگی دارد. یکی از معروف‌ترین این نرم‌افزار‌ها زبان برنامه‌نویسی گرافیکی LabVIEW است. لب‌ویو محصول نرم‌افزاری تخصصی شرکت NI بوده و با هدف برقراری ارتباط بین کارت‌های DAQ و رایانه توسعه داده شده است.منبع: سایت ni-daq.irاشکاناشکانSat, 09 Jan 2021 17:20:50 +0330https://virgool.ir/@ashkan.nm/تونل-باد-و-داده-برداری-در-تحقیقات-پیشرفته-pdiagdxww2ftآخرین تحقیقات بر روی یک نمونه پیش از تولید انبوهدر این مطلب می‌خواهیم تونل‌باد و داده‌برداری در تحقیقات پیشرفته را بیشتر بررسی نماییم.تونل باد (Wind Tunnel)با پیشرفت روزافزون علم و دانش، بشر متوجه شد که برای ساختن تجهیزات بهتر و بهینه‌تر باید پارامتر‌های زیادی را مورد نظر قرار دهد. این موضوع باعث افزایش پیچیدگی‌های مرحله ساخت شد. بنابراین پیش از ساخت نمونه‌های اصلی و بزرگ، انجام تحقیقات برروی نمونه‌های کوچکتر و آزمایشگاهی به صرقه‌تر و ارزان‌تر بود. آماده‌سازی شرایط محیطی مشابه با آنچه که قرار است نمونه اصلی با آن روبرو شود یکی از ملزومات انجام تحقیقات اولیه است. اینگونه بود که تونل‌باد ساخته شدند.تونل‌های باد از نظر ابعاد و نوع طراحی با توجه به نیاز‌های تحقیقات ساخته می‌شوند. ابعاد تونل‌باد و حداکثر سرعت مورد نیاز در تونل مهمترین پارامترهای طراحی تونل باد هستند. تونل‌های باد از نظر سرعت جریان هوای درون آن‌ها به چند دسته می‌توانند تقسیم‌بندی شوند:1- تونل‌های باد سرعت پایین (Low-Speed Wind Tunnel)2- تونل‌های باد سرعت بالا (High-Speed Wind Tunnel)3- تونل‌های باد ترانسونیک (Transonic Wind Tunnel)4- تونل‌های باد سوپرسونیک (Supersonic Wind Tunnel)5- تونل‌های باد هایپرسونیک (Hypersonic Wind Tunnel)6- تونل‌های باد با آنتالپی بالا (High Enthalpy Wind Tunnel)ابعاد اتاق آزمایش (Test Section) تونل‌باد براساس اندازه نمونه‌هایی که قرار است در آن آزمایش شوند تعیین می‌شود. بنابراین تونل‌بادهایی با ابعاد بسیار متفاوت (از مدل‌هایی با اتاق آزمایش‌هایی کوچک تا مدل‌هایی با اتاق آزمایشی به اندازه ساختمان‌های چند طبقه) ساخته شدند.تصویر بالا تونل‌باد NASA است که در سال 1987 ساخته شده است. (بزرگترین تونل‌باد دنیا)همچنین تونل‌بادهای سرعت پایین با توجه به مسیری که جریان‌ هوا در آنها طی می‌کند به دو دسته تقسیم می‌شوند.1- تونل‌بادهای مدار باز (Open Circuit)2- تونل‌های باد مدار بسته (Close Circuit)تونل‌باد مدار بستهتونل‌باد مدار بازسنسورها (Sensors)تونل‌باد بستری برای انجام آزمایشات و تحقیقات علمی و صنعتی است که به تنهایی کافی نیست. در کنار تونل‌باد، سنسور‌ها مهمترین نقش را در تحقیقات برعهده دارند. سنسورها، چشم و گوش محققین برای درک پدیده‌های طبیعی هستند. با پیشرفت تکنولوژی انسان توانست روز به روز سنسور‌های کوچکتر با دقت و سرعت اندازه‌گیری بالاتر بسازد. در نتیجه با کمک این سنسور‌ها انسان توانست در پدیده‌ها اتفاقاتی را مشاهده کند که در حالت عادی با حواس طبیعی قابل مشاهده نبودند. اتفاقاتی که سرعت وقوع آنها بسیار سریع بود یا در ابعاد بسیار کوچکی بوقوع می‌پیوستند.فرآیند داده‌برداری از سنسورها را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:1- دریافت داده از سنسورها (Data Acquiring)2- پردازش داده‌های دریافت شده (Data Processing)3- ذخیره داده پردازش شده (Data Saving)خوشبختانه پیشرفت در تکنولوژی سنسورها همزمان با پیشرفت در سیستم‌های داده‌برداری و پیشرفت در قدرت پردازش و ذخیره‌سازی کامپیوتر‌ها بود. در ادامه در مورد داده‌برداری توضیحات بیشتری ارائه می‌شود.داده‌برداری (Data Acquiring)همانطور که پیش از این گفته شد، امروزه سنسور‌ها سرعت (Response) و حساسیت (Sensitivity) بسیار بالایی در واکنش به رویدادهای محیطی دارند. بنابراین برای آنکه بتوان تمام داده‌های خروجی سنسور را دریافت کرد به تجهیزات داده‌برداری متناسب با نوع و قدرت سنسور نیاز است. سنسورهای فشارسنجی که قابلیت ثبت تغییرات فشار به میزان ده‌ها هزار داده در ثانیه را دارند، نیازمند تجهیزات دریافت داده‌ای (داده‌برداری) به میزان متناسب را دارند تا در طول فرآیند داده‌برداری تمامی اطلاعات دریافت شده و اصطلاحا در مسیر دریافت داده، اطلاعات گم نشوند.نمونه‌ای از این تجهیزات داده برداری کارت‌های داده‌برداری شرکت نشنال اینسترومنتز (National Instruments) هستند که تنوع بسیار گسترده‌ای دارند و متناسب با هر نوع نیازی در دسترس هستند. همچنین سنسور‌های متفاوت براساس مدارهای الکترونیکی متفاوتی ساخته می‌شوند. در نتیجه حساسیت‌های متفاوتی دارند. حساسیت‌هایی که اگر در هنگام فرآیند داده‌برداری مورد توجه قرار نگیرند، باعث ایجاد نویز (Noise) می‌شود و بر کیفیت داده‌های دریافتی اثر منفی می‌گذارد. برای مثال به هنگام کار با سنسور‌های ارتعاش‌سنج و تحقیقات آکوستیکی اهمیت بسیار زیادی دارد تا از کارت‌های داده‌برداری (DAQ Cards) متناسب با این نوع سنسور‌ها استفاده شود. نمونه‌ای از این کارت‌های داده‌برداری مدل‌های NI USB-4431 و NI PCI-4474 هستند.یا به هنگام داده‌برداری در تونل‌های باد با سرعت پایین (Low Speed) معمولا به طور همزمان از تعداد زیادی سنسور فشار داده‌برداری می‌شود. بنابراین کارت‌های داده‌برداری ای که همزمان بتوانند از تعداد زیادی کانال فرآیند داده‌برداری را با سرعتی مناسب انجام دهند اهمیت بسیار بالایی دارد.نتیجه‌گیریهر کجا با سنسور‌ها سروکار داریم، فرآیند دریافت داده متناسب با سنسوری که از آن استفاده می‌کنیم اهمیت بسیاری دارد. در فرآیند تحقیقات آیرودینامیکی که معمولا در تونل‌باد انجام می‌شوند، چون با سنسورهای بسیاری مانند سرعت‌سنج، فشارسنج، دماسنج و غیره سروکار داریم انتخاب کارت یا کارت‌های داده‌برداری مناسب اهمیت بسیاری دارد. کارت‌های داده‌برداری شرکت نشنال اینسترومنتز یا به اختصار NI یک انتخاب مناسب و قابل اطمینان برای این منظور هستند.منبع: سایت ni-daq.irاشکاناشکانSat, 09 Jan 2021 02:30:58 +0330