تحقیق مقاله ابزار دقیق

تطبیق اسپدانس الکتریکی:

طی سالهای پیش، زمانیکه برای اولین بار سیستمهای کامپیوتری به بازار عرضه شدند، ابزارهای بزرگ و در عین حال کم سرعتی بودند که قابل قیاس با یکدیگر نبودند.امروزه معیارهای شبکه ای ملی و بین المللی به ایجاد تفاهم نامه هایی در زمینه کنترل الکترونیکی پرداخته که از این طریق سیستمهای گوناگون را قادر به مذاکره با یکدیگر می کنند.

مجامع صنایع الکترونیکی (EIA) و انجمن مهندسان الکترونیک و الکتریک، معیارهایی را که پایه گذار اصطلاحات متعارف و نیازهای مشترک چون JEE8023,RS232,EIA بودند، توسعه دادند. اگر یک طراح سیستم وسیله ای را طبق این معیارها خلق کند، آن وسیله با دیگر سیستمها (دستگاهها) ارتباط برقرار خواهد کرد. اما راجع به سیگنالهای مشابهی که در فراصوتها استفاده می شوند، چه می دانید؟

سیگنال های دیتا: ورودی در مقایسه با خروجی

سیگنالی (پیام) را که وارد مبدلهای فراصوت شده و در از آن خارج می شود را ملاحظه کنید. زمانیکه شما داده ها را در سرتاسر کابل می فرستید، این کار معمولا با قیاس بین آنچه را که از یک طرف کابل داخل شده و آنچه را که از سمت دیگر خارج می شود، انجام می شود.

پالس هایی که دارای فرکانس بالا می باشند، هنگام عبور از هر کابلی یا کاهش می یابند یا از بین می روند. هم ارتفاع پالس (دامنه) و هم شکل پالس (شکل موج) به طرز چشمگیری دچار تغییراتی می شوند که میزان این تغییرات به میزان این داده ها و مسافت نقل و انتقال و ویژگی های الکتریکی کابل بستگی دارد.

گاهی اوقات یک کابل الکتریکی جانبی تنها در صورتی که قطعه کوتاهی از آن مورد استفاده قرار گیرد، به اندازه کافی قادر به عملکرد   میباشد.اما همان کابل با طول بیشتر و همان میزان داده ها عمل نخواهد کرد.

خصوصیات کابل الکتریکی:

از مهمترین خصوصیات در یک کابل الکتریکی، امپدانس، نقش محافظ، کاهش و ظرفیت پذیری می باشد. ما در اینجا تنها به مرور بعضی از این ویژگی ها به طور خلاصه می پردازیم:

امپدانس(اهم) : نشان دهنده مقاومت کلی است که کابل به جریان برقی که در حال عبور از آن است، می فرستد.

اصولا در فرکانس های کم، امپدانس تابعی از رسانا می باشد، اما در رسانایی با فرکانس بالا، موارد ایزولاسیون و ضخامت ایزولاسیون هم در امپدانس کابل تاثیر گذارند.

تطبیق امپدانس بسیار مهم است. اگر یک دستگاه دارای مقاومت صد اهم باشد پس کابل باید خودش را با این مقدار مقاومت تطبیق دهد در غیر اینصورت مشکلاتی پیش خواهد آمد.

کاهش : از راه دسی بل در هر درازا محاسبه می شود و نشانی از نبود سیگنال در حین عبور از کابل می باشد. کاهش وابسته به فرکانس سیگنال می باشد.

کابلی که حاوی داده هایی با فرکانس پایین می باشد به خوبی کار می کند ولی  ممکن است در میزان داده های  بالاتر بسیار ضعیف عمل نماید. کابلها با میزان کاهش پایینتر بهتر عمل می کنند.

محافظ: معمولا محافظت به عنوان جزو ساختاری کابل به شمار می آید.

برای مثال:

ممکن است کابل بدون حفاظ باشد یا دارای یک پوشش آلومینیومی و یا حتی دارای یک حفاظ دو جداره باشد. محافظ های کابل معمولا دو نقش دارند:

یا به عنوان حائل (مانع) برای جلوگیری از داخل شدن سیگنال خارجی و خارج شدن سیگنال داخلی عمل می کند و یا به عنوان قسمتی از مدار الکتریکی می باشند.تاثیر محافظ به منظور سنجش بسیار پیچیده است و به فرکانس داده های درون کابل و طراحی دقیق محافظ بستگی دارد.

ممکن است یک محافظ در یک فرکانس مؤثر باشد اما با وجود فرکانس های مختلف به یک طراحی کاملا متفاوت نیاز داشته باشد.

اغلب طراحان سیستم (دستگاه) به طور کامل اجزای کابل و یا دستگاههای مرتبط با تاثیر پذیری محافظ را آزمایش می کنند.

ظرفیت پذیری: ظرفیت پذیری در کابل معمولا از طریق پیکوفاراید به ازای هر فوت محاسبه می شود. آن نشان می دهد یک کابل چه مقدار انرژی را در خود خیره می کند.

اگر یک سیگنال ولتاژ توسط یک جفت پیچ (Twisted Pair) منتقل شود، ایزولاسیون هر کدام از کابلها توسط ولتاژ مدار شارژ می شود. بدلیل آنکه سیم برای رسیدن به مقدار شارژ مشخصی به زمان خاصی نیاز دارد .

این امر سرعت را کاهش داده و با سیگنال منتقل شده ارتباط برقرار می کند. پالسهای (ضربان های) داده های دیجیتالی زنجیره ای از نوسانات ولتاژ است که توسط امواج میدان نشان داده می شوند.

یک سیم با یک ظرفیت بالا سرعت این سیگنالها را طوری کاهش می دهد که در یک چشم به هم زدن، به جای امواج میدان از کابل خارج می شوند.

کوپلنت:

کوپلنت یک ماده (معمولا مایعی) است که به پیشرفت انتقال انرزی فراصوت از مبدل به داخل نمونه آزمایشی کمک می کند، بدلیل اینکه سازگاری امپدانس صوتی بین هوا و جامداتی چون نمونه آزمایش، زیاد است تقریبا کل انرژی برگردانده می شود و مقدارخیلی کم از آن به داخل ماده آزمایش منتقل می شود، وجود کوپلنت لازم است.

کوپلنت هوا را جابجا می کند و باعث ورود انرژی صوتی بیشتری به داخل نمونه آزمایشی می شود طوریکه یک سیگنال فراصوت قابل استفاده از آن بدست می آید.

در آزمایش فراصوت ارتباطی یک قشر نازک از روغن، گلیسیرین یا آب به طور کلی مبدل و سطح آزمایش قرار می گیرد. به منظور بررسی دقیق قطعه یا اندازه گیریهای دقیق، اغلب تکنیک تعلیق را به کار می برند.

در آزمایش فراصوت، هم مبدل و هم قطعه معتق در کوپلنت (که معمولا کوپلنت آب می باشد) معلق می شوند.  این روش ارتباط، حفظ ارتباط دائم را هنگام حرکت و کنترل مبدل و یا قطعه میسر می سازد.

بخش پالسر دستگاه، به تولید پالسهای الکتریکی با مقدار انرژی کنترل شده  و دامنه های کوتاه و بلند که هنگام کاربرد در مبدلهای فراصوت به پالسهای فراصوتی با دامنه کوتاه تغییر می یابند، می پردازد.

اغلب بخشهای پالسر به منظور بهبود حرکت مبدلها، دارای خروجی های با امپدانس کم می باشند.

نقش کنترل مرتبط با مدار پالسر شامل:

طول پالس (مدت زمانی که پالس در مبدل کار می کند)

انرژی پالس (ولتاژی که در مبدل صرف می شود مدارهای ویژه پالسر از 100 ولت تا 800 ولت در مبدل کار می کنند)

در قسمت گیرنده، سیگنالهای ولتاژ که نشان دهنده پالسهای فراصوتی دریافت شده می باشند، که توسط مبدل تولید شده، تقویت می شوند. سیگنال با فرکانس رادیویی تقویت شده (RF) جهت ارائه یا ذخیره پردازش سیگنال، به عنوان خروجی قابل استفاده می باشند.

اعمال کنترل مرتبط با مدار گیرنده شامل:

یکسو سازی سیگنال (سیگنال RF می تواند به عنوان امواج نیمه مثبت، نیمه منفی و یا کامل تلقی شود)

عبور دادن به منظور شکل دادن و منظم کردن سیگنالهای برگشتی

افزایش یا تقویت سیگنال

عدم کنترل