Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/5813
Title: Κατασκευή συστήματος ανίχνευσης σημάτων ακουστικής εκπομπής σε μικροϋπολογιστικό σύστημα χαμηλού κόστους
Authors: Σιαηλή Μπακούρη, Δήμητρα
Issue Date: 2013-02-01
Keywords: Ακουστική εκπομπή
Μικροελεγκτές
Keywords (translated): Acoustic emission
Microcontrollers
Abstract: Η εξέλιξη των ενσωματωμένων συστημάτων οδήγησε στη δημιουργία μικροϋπολογιστικών συστημάτων χαμηλού κόστους τα οποία είναι ικανά να καταγράφουν, να αποθηκεύουν και να επεξεργάζονται σήματα Ακουστικής Εκπομπής. Η μέθοδος Ακουστικής Εκπομπής είναι μία από τις μεθόδους Μη Καταστροφικού Ελέγχου με την οποία μπορεί να ελεγχθεί η κατάσταση ενός αντικειµένου, ενός υλικού ή ενός συστήµατος χωρίς να βλάπτεται η κατασκευαστική του αρτιότητα και η µελλοντική του χρησιµότητα και χωρίς να πραγµατοποιείται διακοπή ή βλάβη της δυνατότητας παροχής υπηρεσιών τους. Όταν σε οποιοδήποτε υλικό δηµιουργούνται µηχανικές ταλαντώσεις, χωρίς εξωτερική διέγερση, λόγω αστοχίας του υλικού, το παραγόµενο κύµα τάσης διαδίδεται και είναι δυνατόν να ανιχνευτεί µέσω της χρήσης κατάλληλων αισθητήρων. Το κύµα στον αισθητήρα µετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήµα, το οποίο ψηφιοποιείται και οδηγείται σε κατάλληλα διαµορφωµένο σύστηµα καταγραφής και ανάλυσης δεδοµένων. Η μαθηματική επεξεργασία του σήματος αυτόυ προκειμένου να μετρηθεί, να φιλτραριστεί, να ψηφιοποιηθεί και να μπορούν να παραχθούν συμπεράσματα για την κατάσταση του υλικού, τη φύση και τη θέση της ενδεχόμενης βλαβης λέγεται Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος. Οι αλγόριθμοι για την ψηφιακή επεξεργασία των σημάτων τρέχουν σε ενσωματωμένα συστήματα, όπως ο μικροελεγκτής ADuC 7020 με τον οποίο πραγματοποίθηκε η παρούσα διπλωματική εργασία. Ο κατάλληλος προγραμματισμός του μικροελεγκτή για τη συγκεκριμένη λειτουργία είναι το κύριο κομμάτι που μας απασχόλησε. Η εν λόγω εργασία χωρίζεται σε 4 κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο περιλαμβάνει μία γενική επισκόπηση των μεθόδων μη καταστροφικού ελέγχου και μία πιο αναλυτική περιγραφή της μεθόδου της Ακουστικής Εκπομής, του συστήματος καταγραφής τέτοιων δεδομένων και των σήµατα Ακουστικής Εκποµπής. Το δεύτερο κεφάλαιο αποσαφηνίζονται οι βασικές έννοιες των μικροεπεξεργαστών, των μικροϋπολογιστών, των μικροελεγκτών και των Ενσωματωμένων Συστήμάτων. Επίσης γίνεται μία βασική περιγραφή του υλικού πού χρησιμοποιήθηκε για την εκπόνηση της εργασίας: της οικογένειας μικροεπεξεργαστών ARΜ και του ARM7TDMI, της οικογένεια μικροελεγκτών ADuC702X και του ADuC7020 και της αναπτυξιακή συσκευή της Olimex για τον Aduc7020 της ADUC-MT7020. Επιπλέον, γίνεται και ανάλυση των στοιχειωδών χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος μVision της Keil που μας επιτρέπει να προγραμματίσουμε το υλικό μας, αλλά και να κάνουμε προσομοιώσεις χωρίς το υλικό και τα προβλήματα του πραγματικού κόσμου. Το τρίτο κεφάλαιο αφορά την Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος και ότι αυτή περιλαμβάνει, δηλαδή την αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή, την επεξεργασία με ψηφιακά φίλτρα, την επεξεργασία στο πεδίο της συχνότητας, τους αντίστοιχους αλγόριθμους και τον αλγόριθμο GOERTZEL ο οποίος εν προκειμένω χρησιμοποιήθηκε. Το τέταρτο κεφάλαιο πραγματεύεται την επεξεργασία σημάτων με τον ADuC7020, τον προγραμματισμό του καθώς και τον προγραμματισμό των περιφερειακών του. Δίνονται παραδείγματα εφαρμογών με αλγόριθμους κατάλληλους για την μέθοδο της ακουστικής εκπομπής μαζί με τα αντίστοιχα αποτελέσματα πειραματικών μετρήσεων σε υλικό και στον προσομοιωτή και τα αντίστοιχα συμπεράσματα. Τέλος δίνονται ολόκληρα τα προγράμματα των εφαρμογών στο παράρτημα. Σημειώνουμε εδώ πως ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή και των περιφερειακών του έγινε σε γλώσσα προγραμματισμού C.
Abstract (translated): The evolution of embedded systems has led to the creation of low cost microcomputer systems which are able to record, store and process acoustic emission signals. The Acoustic Emission method is one of the non-destructive testing methods by which we can control the state of an object, material or system without damaging the constructional integrity and future usefulness and without interrupt or damage their ability to provide services. When in any material mechanical vibrations are generated without external stimulation, due to failure of the material, the output tension wave propagates and can be detected through the use of appropriate sensors. The wave of the sensor is converted into an electrical signal, which is digitized and driven in an appropriately configured system for recording and analyzing data. The mathematical processing of those signals to be measured, filtered, digitized and be able to give us conclusions about the state of the material, the nature and location of any damage called Digital Signal Processing. The algorithms for digital signal processing are running in embedded systems like the microcontroller ADuC 7020 which we used in this thesis. Proper programming of microcontroller for this function is the main piece that occupied us. This paper is divided into 4 chapters. The first chapter provides an overview of the methods of non-destructive testing and a more detailed description of the method of Acoustic Emission, the recording system such data and the Acoustic Emission signals. The second chapter clarifies the basic concepts of microprocessors, microcomputers, microcontrollers and embedded systems. Also is a basic description of the hardware we used for our work: family of microprocessor ARM and ARM7TDMI, family of microcontrollers ADuC702X and ADuC7020 and development device for Olimex Aduc7020, the ADUC-MT7020. Moreover, there is an analysis of the elementary characteristics of the Keil environment μVision wich allows us to programme our material, but also to do simulations without the hardware and the problems of the real world. The third chapter deals with the Digital Signal Processing and that this includes, that is the analog to digital conversion, processing with digital filters, processing in the frequency domain, the corresponding algorithms and algorithm GOERTZEL which in this case was used. The fourth chapter deals with the processing of signals in the ADuC7020, its programming and the programming of peripherals. Examples are given of applications with suitable algorithms for the method of acoustic emission accompanied by the corresponding results of experimental measurements in hardware and in the simulator and the corresponding conclusions. Finally the whole application programs are given in the annex. We note here that the programming of microcontroller and peripherals became in programming language C.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
am6085.pdf1.31 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.