طراحی و ساخت دستگاه سنجش حجم با استفاده از امواج صوتی و حذف اثر تغییرات دما در اندازه گیری حجم
Abstract
در این مقاله روشی آسان، کمهزینه و سریع برای اندازهگیری حجم ارائه شده است. برای نیل به این هدف، دستگاهی به نام حجمسنج اکوستیک طراحی و ساخته شده است. در این دستگاه، اندازهگیری حجم با استفاده از ایجاد تغییرات کوچک در حجم هوا و اندازهگیری تغییرات فشار حاصل از آن انجام میشود. دیاگرام بلوکی کل سیستم، دقت مبدل آنالوگ به دیجیتال، تعداد نمونهها در یک دورهتناوب، مدت نمونهبرداری، بررسی پاسخ فرکانسی سیستم، دلایل حساس بودن سیستم به تغییرات دما و نحوه جبران آن و نمایش نمودارهای لازم و نتیجهگیری مناسب موضوعاتی است که این مقاله به آنها پرداخته است. این دستگاه از سه بخش کامپیوتر، کنترل کننده و محفظه مکانیکی تشکیل شده است. کامپیوتر وظیفه دریافت و پردازش اطلاعات، کنترل‌کننده وظیفه کنترل فرکانس، دامنه و تقویت خروجی میکروفونها و دریافت اطلاعات از واحد مکانیکی و ارسال آنها به کامپیوتر را بر عهده دارد. محفظه مکانیکی ساختاری استوانهای داشته که جسم مورد نظر درون آن قرار میگیرد با استفاده از یک بلندگو تغییر فشاری درون آن ایجاد و با دو عدد میکروفون تغییرات فشار اندازهگیری میشود. توسط الگوریتمهایی، اطلاعات لازم جمعآوری و پردازشهای متفاوتی روی اطلاعات انجام میشود و با استفاده از قوانین ترمودینامیک، حجم جسم محاسبه میگردد. سرعت بالا در اندازهگیری، هزینه کم، سادگی و دقت قابل قبول، بارزترین ویژگیهای دستگاه ساخته شده است. اندازهگیری و تحلیلهای مکانیکی و الکترونیکی نشان میدهد بهترین فرکانس مورد استفاده 40 هرتز است که در این میان محدودیت اصلی را محفظه مکانیکی ایجاد میکند. دو راه برای مقابله با تغییرات دما وجود دارد یک راه کنترل دمای محیط و دیگری جبران آن است. بررسیهای انجام شده نشان میدهد مشکل اصلی در محفظه مکانیکی است. به این خاطر، حسگر دما روی محفظه مکانیکی قرار گرفته و با تغییرات کند دمای محیط، اطلاعات لازم از میکروفونها و حسگر دما دریافت و ثبت شده است. اطلاعات جمعآوری شده پردازش شده و با استفاده از روش بهینه سازی pso 1 تابعی استخراج شده است که ترکیب آن با سیگنالهای اندازهگیری شده میکروفونها با دقت خوبی میتواند اثر تغییرات دما را حذف نماید به نحوی که اندازهگیری مستقل از تغییرات دما داشته باشیم.