Upload
maicher
View
18
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
W dzisiejszych czas bardzo ważny jest przemysł wydobywczy(ropa, gaz, itd.…). Jednak produkty wydobywane z ziemi nie są wczystej postaci, często ropa zawiera w sobie gaz. I właśnie z myśląo tym problemie budujemy nasz tomograf. Pozwoli on w tani iłatwy sposób wykrywać bąbelki gazu w cieczy. Nasze ciekawe inowatorskie zastosowanie pozwala na uniknięcie algorytmurekonstrukcji, co w konsekwencji bardzo ułatwia odtworzenieobrazu.
Citation preview
Zesp Szk Elektrycznych im. T. Kociuszkiw Opolu !
Technikum Elektryczne !
! !!PRACA DYPLOMOWA
Tomograf rezystancyjny !
OPOLE 2004 !
Wykonali: Krzysztof Maicher
Dominik Dobry Marcin Pik Klasa 5E
Praca wykonana pod kierunkiem: Dr mgr in.
Mariusza Rzsy
!
Spis treci 1. Wstp ........................................................................................4
1.1 Pojcie tomografu
5
1.2 Tomograf rezystancyjny.5
1.3 Porwnanie kilku technik wykonania tomografu....8
1.4 Wspczesne zapotrzebowanie...9
!2. Cel pracy.10
!3. Opis, charakterystyka i sposb wykonania pracy oraz jej
parametry..11
3.1 Opis ukadw wykorzystanych do budowy urzdzenia.12
3.1.1 Pierwszy ukad zasadniczy (modu transmisji i
gwnego mikroprocesora).15
3.1.2 Ukad moduu sterujcego czujnikiem (dwa
moduy) .17
3.1.2.1 Ukad wyjciowy.17
3.1.2.2 Ukad wejciowy.19 3.1.3 Czujnik rezystancyjny i jego konstrukcja..22
3.1.4 Opis pozostaych ukadw (dokadny opis
pojedynczych elementw)...
23
3.1.4.1 Przetwornik A/C DAC 080823
! 2
3.1.4.2 Pami statyczna Ram K6T108C2C...25
3.1.4.3 UCY74373 - 8 zatrzaskw typu D.29
3.1.4.4 MAX 232 konwerter sygnaw z COM/TTL.30
3.1.4.5 AT89C51 mikroprocesor 8 bitowy z 8kB
pamici..33
3.1.4.6 UCY74HC145D Dekoder jeden z dziesiciu.35
3.1.4.7 74HC85D Komparator 4 bitowy...36 !4. Instrukcja obsugi39
4.1 Instrukcja obsugi i opis wykonanego urzdzenia.40
!4.1.1 Przedstawienie zastosowanych rozwiza
konstrukcyjnych..40
4.1.2 Opis wyprowadze, przecznikw oraz zcz
zewntrznych..41
4.1.3 Obsuga i kalibracja
urzdzenia...41
!4.2 Opis napisanego programu .....41
4.2.1 Podstawowy opis programu, idea oraz zasada
dziaania .....42
4.2.2 Algorytm programu , kody rdowe 42
5. Przykady zastosowa ...43
6. Podsumowania, wnioski i uwagi ..44
7. Literatura46
! 3
1.Wstp:
!1. Pojcie tomografu:
!Tomograf ofiarowuje moliwo poznania wewntrznej struktury
przedmiotu, bez potrzeby wnikanie w niego. Norweski fizyk, Abel [l],
jako pierwszy opublikowa pojcie tomograf dla potrzeb przedmiotw
zwizanych z geometryczn symetri osiow. Prawie sto lat pniej,
austriacki matematyk, Radon [2], rozszerzy pomys Abela i
zastosowa go do przedmiotw z arbitralnymi ksztatami. Tomograf
czsto jest spostrzegany jako obrazujce narzdzie wykorzystywane
dla potrzeb medycznych. Jednak zastosowanie i moliwoci
tomografw nie s ograniczone jedynie do medycznego pola dziaa,
jego nieinwazyjna droga obrazowania pozwala na wykorzystanie go
w wielu innych dziedzinach. Tomograf przez ostatni dekad zosta
rozwinity do niezawodnego narzdzia wykorzystywanego w rnych
zastosowaniach przemysowych[3-5].
W ostatnich latach rozwijajcy si proces technik tomografii by
tematem wielu bada i konferencji midzynarodowych. W Wielkiej
Brytanii Technology Foresight Challenge Project: Process
Tomography -A new dimension in advanced sensor technology
rozpocz swoj dzialnoc w 1996r. Coroczne spotkania European
Concerted Action on Process Tomography (ECAPT) byy
organizowane w latach 1992-1995 oraz konferencje United
Engineering Foundation miay miejsce w 1995 I 1997r. W kwietniu
1999r. odby si pierwszy Swiatowy Kongres Przemysowy w
Technologi Tomografii w Buxton, a drugi Swiatowy Kongres odby
si w Hanowerze w sierpniu 2001 roku.
! 4
Wybr szczeglnej techniki tomografii, jest bardzo czsto
powizany z wieloma czynnikami. W skad tych czynnikw wchodzi:
fizyczne wasnoci cieczy w jakich moe pracowa, moliwoci
przestrzenno czasowego obrazowania wynikw, koszty obsugi, jego
fizyczne wymiary, wyksztacenie i bezpieczestwo ludzi pracujcych
przy tomografie (np. wpyw promieniowania na organizm ludzki).
Aktualnie jest wiele technik tomografii, rnych od elektrycznych
metod, ktre jednak nie s przedstawiane w tej pracy. Do zapoznania
si z innymi technologiami wysyam do lektury zwizanej z tymi
tematami. Np. Wykorzystanie promieniowania Rentgenowskiego i
Gama [6], magnetyczny rezonans (MRI) [7], ponaddwikowe
systemy [8], optyczny [9,10] i podczerwony [11] . Kada z tych
technik ma oczywicie swoje wady i zalety oraz ograniczone
zastosowanie.
!2. Tomograf rezystancyjny
!Tomograf rezystancyjny jest wykorzystywany od niedawna. Jest
wzgldnie szybki i prosty w obsudze, a jego konstrukcja jest w stanie
poradzi sobie w cikich przemysowych warunkach.
Zasada jego dziaania polega na wychwytywaniu zmian rezystancji
charakterystycznych dla danego materiay. W celu wykrycia zmian
rezystancji korzystamy ze wzoru:
!! !
!!!gdzie:
SlR =
! 5
! - rezystywno waciwa - jest to stay parametr badanego
materiau (w naszym przypadku wody lub powietrza)
R - rezystancja
S - pole przekroju poprzecznego elementu,
l - dugo elementu.
!Rezystywno (rezystancja waciwa) to miara oporu z jakim materia
przeciwstawia si przepywowi prdu elektrycznego.
!!
Tabela rezystywnoci niektrych materiaw (w temp. 20 stopni) !
!
materia rezystywno (m)
srebro 1.59 x 10
mied 1.7 x 10
zoto 2.44 x 10
aluminium
2.82 x 10
elazo 10 x 10
platyna 11 x 10
ow 22 x 10
wgiel 3.5 x 10
german 0.46
krzem 640
szko 1010
guma okoo 10
siarka 1015
! 6
Tabela 1
http://pl.wikipedia.org/wiki/srebrohttp://pl.wikipedia.org/wiki/mied%25c5%25bahttp://pl.wikipedia.org/wiki/z%25c5%2582otohttp://pl.wikipedia.org/wiki/aluminiumhttp://pl.wikipedia.org/wiki/%25c5%25bbelazohttp://pl.wikipedia.org/wiki/platynahttp://pl.wikipedia.org/wiki/o%25c5%2582%25c3%25b3whttp://pl.wikipedia.org/wiki/w%25c4%2599gielhttp://pl.wikipedia.org/wiki/germanhttp://pl.wikipedia.org/wiki/krzemhttp://pl.wikipedia.org/wiki/siarkahttp://pl.wikipedia.org/wiki/pr%25c4%2585d_elektryczny
Ze wzgldu na znaczn rnice wody i powietrza jestemy
w stanie rozpozna kiedy bbelek powietrza przechodzi przez nasz
czujnik. Czujnik skada si z kilkuset elektrod, ktry pod wpywem
przechodzenia bbelek potrafi wychwyci zmieniajc si
rezystancje.
!Sole nieorganiczne w wodzie skadaj si z dodatnio
naadowanych kationw oraz ujemnie naadowanych anionw - ktre
bd przewodzi prd elektryczny po przyoeniu napicia pomidzy
dwoma elektrodami zanurzonymi w wodzie rus. 1.1. Im wicej jest
obecnych jonw, tym wikszy prd - wiksze przewodnictwo (i nisza
rezystywno).
! ! Konfiguracja standardowej celi pomiarowej przewodnictwa wody
Przewodnictwo jest wyraane w mikrosiemensach na centymetr (S/
cm) i jest stosowane do mierzenia jakoci wody surowej i wody
jakoci podstawowej. Rezystywno jest odwrotnoci przewodnictwa
i jest wyraana w megaomachcm (MWcm). Jest wygodniejsza do
pomiaru jakoci wody wysoko-oczyszczonej.
rys. 1.1
Rezystywno (MWcm) 0,1 1,0 10,0 18,2
Przewodnictwo (S/cm) 10,0 1,0 0,1 0,055
! 7
!Dziki naszemu nowatorskiemu rozwizaniu polegajcym na
specyficznym uoeniu elektrod w czujniku nie musimy wykonywa
algorytmu rekonstrukcji. Dziki takiemu zabiegowi jestemy w stanie
do atwo i precyzyjnie okreli pooenie badanego materiau
(bbelkw powietrza).
!!
3. Porwnanie kilku technik wykonania tomografu
!technika rezystancyjna - moe by uyta tylko w przypadku jeli jest
stay element przewodzcy. W zalenoci od materiau mierzonego
np: woda, olej, mieszaniny itp.. musi by odpowiednio dostosowane
napicia odniesienia. Czsto do penego pomiaru musi by uyta
zarwno technika pojemnociowa jak i rezystancyjna. Znajdujce si
wewntrz elektrody mog by uywane jako pojemnociowe jak i
zarwno rezystancyjne, co pozwala na dokonanie pomiaru obu tych
wartoci.
!technika mikrofali jest bardzo dogodn technik. Moe by
uywana do pomiaru kadego rodzaju materiau, poniewa nawet dla
najbardziej przewodzcych materiaw f>>fc. Technika ta znalaza
szczeglne zastosowania tam gdzie rne komponenty mierzone mog
zmieni swj stan budowy. Technika ta jest wykorzystywana rwnie
w medycynie.
!technika indukcyjna jest szczeglnie stosowane w obrazowaniu
czstek metalu w procesach pneumatycznych i metalurgicznych.
! 8
Tabela 2
Rwnie moe by wykorzystywana do wykrywania zawartoci
koncentracji wody w olejach.
4. Wspczesne zapotrzebowanie
!W dzisiejszych czas bardzo wany jest przemys wydobywczy
(ropa, gaz, itd.). Jednak produkty wydobywane z ziemi nie s w
czystej postaci, czsto ropa zawiera w sobie gaz. I wanie z myl o
tym problemie budujemy nasz tomograf. Pozwoli on w tani i atwy
sposb wykrywa bbelki gazu w cieczy. Nasze ciekawe i
nowatorskie zastosowanie pozwala na uniknicie algorytmu
rekonstrukcji, co w konsekwencji bardzo uatwia odtworzenie obrazu.
!
! 9
!2. Cel pracy
Celem pracy byo wykonanie i zaprojektowanie czujnika do
pomiaru rozkadu koncentracji gazu podczas przepyww
dwufazowych gaz ciecz w przepywach pionowych. Zasada
dziaania czujnika powinna by oparta na Tomografie
Rezystancyjnym. W zakres pracy wchodzi zbudowanie czujnika i
opracowanie prototypowego ukadu elektronicznego opartego na
pomiarach konduktometrycznych.
!!
! 10
!3. Opis, charakterystyka i sposb wykonania
pracy oraz jej parametry: !Realizacj naszej pracy rozpoczlimy w grudniu 2003-go roku.
Pocztkowo zbieralimy informacj na temat istniejcych ju
rozwiza w tego typu urzdzeniach. W lutym ruszya budowa
zasadniczego ukadu, ktry mia skomunikowa si z komputerem
poprzez port COM, oraz pisanie programu sterujcego transmisj
zarwno w komputerze (C+, Delphi) jaki i mikroprocesorze
(Asembler). Kolejnym etapem byo wykonaniu czujnikw oraz
moduw odpowiadajcych za ich wysterowanie i poprawne dziaanie.
!
! 11
! 3.1 Opis ukadw wykorzystanych do budowy urzdzenia:
! 12
Modu procesora sterujcego
Modu odbiorczy
Modu odbiorczy
Modu odbiorczy
Modu nadawczy
Modu nadawczy
Modu nadawczy
Modu odbiorczy
Modu odbiorczy
Modu nadawczy
Modu nadawczy
Modu odbiorczy
Modu odbiorczy
Modu odbiorczy
Modu nadawczy
Modu nadawczy
Modu nadawczy
Modu odbiorczy
Modu odbiorczy
Modu nadawczy
Modu nadawczy
rys.3.1
Rysunki 3.1-2 przedstawiaj uproszczony schemat blokowy tomografu rezystancyjnego. Procesor umieszczony w
module sterujcym komunikuje si z poszczeglnymi moduami
nadawczymi oraz odbiorczymi, ktre s odpowiedzialne za
wykrywanie pojawiajcych si bbelkw gazu w rurze. Nastpnie
informacje te
przesya do komputera za pomoc interfejsu RS232.
Tomograf skada si z dwch pyt zawierajcych po 120 drutw,
bdcych elektrodami wejciowymi oraz 120 drutw, bdcych
elektrodami wyjciowymi. Za podawanie impulsw na druty
wejciowe odpowiadaj ukady rozmieszczone na moduach
nadawczych dziesiciu kartach ISA, z ktrych poowa obsuguje
jedn pyt i poowa drug.
Analogicznie zorganizowane s moduy odbiorcze. Dokadne
opisy poszczeglnych moduw podane s w podpunktach 3.1.4.1-6
!
! 13
!
! 14
rys. 3.2
3.1.1 Pierwszy ukad zasadniczy (modu transmisji i gwnego mikroprocesora).
! Modu ten odpowiada za komunikacj z komputerem za
pomoc interfejsu RS232 oraz za sterowanie poszczeglnymi
moduami we/wy.
Rys.3.3 przedstawia schemat ideowy opisywanego moduu.
Komunikacja z komputerem odbywa si poprzez transmisj
szeregow. Konwersji napi z poziomu TTL na RS232 i odwrotnie
dokonuje ukad MAX 232. Dokadny opis tego ukadu w pkc.3.1.4.4.
Sterowanie moduami we/wy ogranicza si do czterech
operacji:
1.Pomiar.
2.Pomiar sekwencyjny
3.Odczyt
4.Transmisja napi odniesienia.
Dokadny opis poszczeglnych operacji przedstawiony jest przy
opisie moduu wejciowego w podpunkcie. 3.1.2.2
!
! 15
!
! 16
! 17
Rys. 3.3
3.1.2 Ukad moduu sterujcego czujnikiem (dwa moduy) ! 3.1.2.1 Ukad wyjciowy ! Tomograf skada si z 2 pyt pomiarowych. Na kadej z nich
rozmieszczonych zostao 120 drutw, na ktre w odpowiedniej
kolejnoci naley podawa impulsy elektryczne. Kady modu
wyjciowy obsuguje 24 druty, co daje po 5 moduw na kad pyt.
! Zasada dziaania pojedynczego moduu polega na dekodowaniu
adresw, wystawianych na magistral przez procesor sterujcy.
Modsza cz adresu (A0...A2) podawana jest na 74HC147, dekoder
BCD na 1 z 10 (dokadny opis tego ukadu w pkc.789678677). Starsza
cz adresu (A3...A6) trafia na komparatory cyfrowe 47HC85, z
ktrych kady jest aktywny na inny adres. Zwikszanie adresu przez
procesor sterujcy powoduje podawanie impulsw na kolejne druty
czujnika. Schemat ideowy moduu wyjciowego przedstawia rys.3.4
!!
! 18
!
! 19
Rys. 3.4
3.1.2.2 Ukad wejciowy ! Ukad wejciowy jest najbardziej skomplikowan czci
tomografu. Jego schemat blokowy przedstawia rys3.2.
! Jego gwnymi zadaniami s:
1.Pomiar
2.Pomiar sekwencyjny
3.Odczyt
4.Transmisja napi odniesienia.
!Kady rozkaz podajcy funkcj, jak bdzie peni modu na
pocztku kadej operacji zatrzaskiwany jest na 6 modszych bitach
portu P2.
Podczas pomiaru procesor ustawia odpowiednio bufory i pami
RAM na wpis. Sygna z czujnika wchodzi na cz analogow i jest
przez ni tak przetwarzany, by w momencie pojawienia si bbelka
gazu wskaza jedynk logiczn. Dane te zapisywane s w pamici
RAM, ktrej adresami steruje procesor gwny (z gwnego moduu).
Modsza cz magistrali adresowej (A0...A7) wchodzi rwnie do
procesora (P1) opisywanego moduu wejciowego sterujc
podawaniem napi odniesienia przez przetwornik A/C na
wzmacniacze operacyjne czci analogowej.
Pomiar sekwencyjny dziaa analogicznie do operacji
przedstawionej powyej, z t rnic, e badany jest stan pojedynczej
linii, jednego druta czujnika rezystancyjnego.
! 20
Odczyt danych ogranicza si do ustawienia pamici RAM na
odczyt i takim ustawieniu buforw, by dane z RAMu trafiay na port
P3 procesora. Otrzymane dane procesor wystawia na magistral
danych. Sterowaniem magistral adresow zajmuje si procesor
gwny (z gwnego moduu).
Transmisj napi odniesienia wykonuj si zawsze po
wczeniu urzdzenia. S one potrzebne, by cz analogowa
prawidowo wykrywaa pojawianie si bbelkw gazu. Napicia
odniesienia bd rne dla innych cieczy (woda, olej, itp.).
! 21
! 22 Rys. 3.4
3.1.3 Czujnik rezystancyjny i jego konstrukcja !
! ! Sercem czujnika rezystancyjnego s dwie pyty z wycitym
otworem o rednicy rwnej rednicy rury. Przeciwlege strony pyt s
poczone drutami, jak na rys 3.3, tworzc siatk. . Zastosowanie
dwch takich pyt daje nie tylko moliwo wykrywania bbelkw
gazu, ale take pomiaru ich prdkoci.
! 23
rys. 3.3
!
3.1.4 Opis pozostaych ukadw (dokadny opis pojedynczych elementw). ! 3.1.4.1 Przetwornik A/C DAC 0808 ! Do zasilenia tego ukadu uylimy niestandardowych napi, by
uproci konstrukcj moduu. Zmiana ta spowodowaa, e napicie
wyjciowe nieco odbiegao od wartoci wzorcowej.
!
!!!
Vcc 5
Vee -10
Vref(+) 5
Vref(-) GND
! 24
! !!Schemat poczenia: !
!
! 25
Schemat wewntrzny ukadu: !!
! !
! 26
3.1.4.2 Pami statyczna Ram K6T108C2C !!Schemat wyprowadze: !
! !!Tabela napi: !
!!!!! !!!!! !
! 27
!!Schemat poczenia(funkcjonowania): !!!!
!!!!!! 28
!!Przebiegi czasowe: !
! !
! 29
!
!!W naszym przypadku sterowanie zapisem i odczytem
zrealizowane jest przez wejcie WE.
!
! 30
3.1.4.3 74HC373 - 8 zatrzaskw typu D
!Schemat wyprowadze:
! !wyprowadzenia:
Q0 - Q7: wyjcia przerzutnikw D0 - D1: wejcia danych /LE - wejcie przewodzenia/zatrzaskiwania Ucc - zasilanie GND - uziemienie /OE - (output enable) wejcie zezwolenia wyj (aktywne
poziomem niskim L) !
Sposb wykonania wejcia i wyjcia !
! Schemat ideowy: !
! 31
Tablica prawdy
!! 3.1.4.4 MAX 232 konwerter sygnaw z COM/TTL ! !!
Schemat wyprowadze: !
! !!!!!! 32
!!!Schemat ideowy: !!
! !!!!Wartoci kondensatorw koniecznych do poprawnego dziaania !!
! !
! 33
Budowa zcza wykorzystanego do transmisji szeregowej: !!!!
* !!
! 34
! 3.1.4.5 AT89C51 mikroprocesor 8 bitowy z 8kB pamici ! !
Schemat wyprowadze: !
! !!!Sposb podczenia kwarcu: !
! !!!!! 35
!Parametry pracy !!!!
! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 36
!Schemat blokowy !
! 3.1.4.6 74HCT145 dekoder BCD na 1z dziesiciu
!!!!!!!!!
! 37
!!Tabela Prawdy: !
! !!Opis wyprowadze
1 11 Wyjcia (10 bitw) 12-15 Wejcia (Kod BCD 4 bity)
!! !
Schemat wyprowadze !
! !Opis wyprowadze:
!!! 38
Tabela Prawdy: !
! ! ! 3.1.4.7 74HC85D Komparator 4 - bitowy !
Schemat wyprowadze:
! !!!!!!!!Schemat logiczny:
! 39
! !Opis wyprowadze: !
! !!!!!!!
! !!! 40
4. Instrukcja obsugi: !!Urzdzenie skada si z trzech czci poczonych ze sob
magistral oraz czujnika podczonego do moduw za pomoc zcza
LPT. Komunikacja naszego urzdzenia z komputerem odbywa si
poprzez zcze COM. Pierwszy z moduw zawiera mikroprocesor
AT89C51 i ukad MAX232, ktry odpowiada za komunikacje z
komputerem. Jest to gwny modu sterujcy. Pozostae dwa moduy
odpowiadaj za poprawn prace i pomiar wykonywany na czujniku.
Program sterujcy transmisj pomidzy urzdzeniem a
komputerem oraz cay interfejs obsugujcy pomiar jest wykonany w
Delphi. Po uruchomieniu programu na ekranie pojawia si okno
dialogowe, na ktrym s ukazane wszystkie dostpne funkcje pomiaru
jakie moemy uzyska w naszej pracy. W pierwszej kolejnoci
musimy wskaza plik z napiciami odniesienia i przesa go do
pamici mikroprocesora. Kolejno musimy wybra rodzaj pomiaru
sekwencyjny lub pojedynczy w zalenoci czy interesuje nas pomiar
na caej szerokoci rury czy tylko na konkretnej jej czci. W
przypadku pomiaru caoci moemy rwnie dodatkowo ustali czas
prbkowania pomiaru w zakresie od 1us do 200us. Pomiar wykonany
zgodnie z powysz instrukcja zagwarantuje nam poprawno
wynikw.
!!!!!!!
! 41
4.1.1 Przedstawienie zastosowanych rozwiza konstrukcyjnych ! W naszym przypadku wykorzystalimy bardzo ciekawy i
nowatorski sposb wykonania naszej pracy. Wikszo tomografw
rezystancyjnych do prawidowego odtworzenia badanego stanu
potrzebuje korzysta z algorytmu rekonstrukcji, ktry jest bardzo
skomplikowany w obliczeniach. W nasz pracy udao omin nam si
ten problem. Specjalnie skonstruowany czujnik, w ktrym
poprowadzilimy elektrody na krzy oraz caa elektronika obsugujca
ten czujnik pozwala nam od razu okreli w ktrym miejscu znajduje
si badany bbelek powietrza.
! 4.1.2 Opis wyprowadze, przecznikw oraz zcz
zewntrznych
!Urzdzenie zasilane jest poprzez zasilacz 5V oraz dodatkowy
zasilacz -10V jako napicie odniesienia dla ukadu DAC0808.
Wczenie urzdzenia odbywa si poprzez podczenie zasilaczy do
gniazda elektrycznego. Na obudowie znajduj si zcze 3 - pinowe
ktre suy do komunikacji z portem COM w komputerze. Do
komunikacji i sterowania czujnikiem rezystancyjnym uylimy dwch
zczy LPT 25 pinowych. Na obudowie znajduje si rwnie
przycisk RESET, ktry suy do czyszczenia zawartoci wszystkich
komrek pamici w naszym ukadzie.
!! 4.1.3 Obsuga i kalibracja urzdzenia:
!! 42
W celu otrzymania poprawnego pomiaru konieczne jest
odpowiednie skalibrowanie urzdzenia w zalenoci od badanego v
Kalibracja polega na wpisaniu odpowiedniej iloci napi odniesienia
do pamici procesora, tak aby ukad DAC0808 w zalenoci od
badanego materiau (np. woda, olej..) mia prawidowe napicia
odniesienia. Kalibracje dokonujemy podczas uruchamiania programu
sterujcego wykonanego w LabVIEW. Polega ona na pokazaniu
cieki dostpu do odpowiedniego pliku, w ktrym znajduj si
zapisane napicia odniesienia w postaci binarnej dla poszczeglnych
materiaw.
!!
4.2 Opis napisanego programu: ! 4.2.1 Podstawowy opis programu, idea oraz zasada dziaania !Cay program dzieli si na cztery zasadnicze czci: !
1.Pomiar
2.Pomiar sekwencyjny
3.Odczyt
4.Transmisja napi odniesienia.
Procesor gwny podczas wykonywania pomiaru wystawia jedynie
adresy na magistral adresow. Natomiast procesor moduu
wejciowego podaje, w zalenoci od adresu, wartoci napi
odniesienia.
Pomiar sekwencyjny dziaa podobnie, lecz adresy zwikszane s
na polecenie otrzymane z komputera.
! 43
Odczyt sprowadza si do wystawiania przez procesor gwny na
magistral adresow adresu komrki pomici pamici RAM. Procesor
moduu wejciowego odczytuje jej zawarto, a nastpnie przesya j
do procesora gwnego, ktry z kolei przekazuje ja do komputera.
Transmisja napi odniesienia odbywa si do procesora gwnego i
zapisywana jest w jego pamici wewntrznej. Nastpnie wysyana jest
za pomoc transmisji rwnolegej do procesora moduu wejciowego,
ktry rwnie zapisuje je w swojej pomici wewntrzej.
! 4.2.2 Algorytm programu , kody rdowe !Pene kody rdowe znajduj si na pycie doczonej do pracy. !!
! 44
5. Przykady zastosowa !
W dzisiejszych czas bardzo wany jest przemys wydobywczy
(ropa, gaz, itd.). Jednak produkty wydobywane z ziemi nie s w
czystej postaci, czsto ropa zawiera w sobie gaz. I wanie z myl
o tym problemie budujemy nasz tomograf. Pozwoli on w tani i
atwy sposb wykrywa bbelki gazu w cieczy. Nasze ciekawe i
nowatorskie zastosowanie pozwala na uniknicie algorytmu
rekonstrukcji, co w konsekwencji bardzo uatwia odtworzenie
obrazu.
!
! 45
6. Podsumowania, wnioski i uwagi !
Tomografia medyczna jest ju znana i wykorzystywana od
wielu lat, jednak zapotrzebowania rynku i nieustanny rozwj rynku
cay czas poszukuje nowych technologii. Pomys wykonania przez nas
tomografu rezystancyjnego zrodzi si w nas wraz z myl o
rafineriach ropy naftowej. Podczas wydobycia ropy czstym problem
jest wystpujcy w niej gaz, dlatego zadaniem naszego tomografu ma
by wykrycie bbelek gazu w cieczy.
Podczas wykonywania pracy musielimy wykaza si wiedz
zarwno z elektroniki cyfrowej, analogowej jak i programowaniem w
wyszych i niszych jzykach, gdy tego wymagaa nasza praca.
Kady z nas zaj si inn czci pracy i tylko dziki temu moglimy
w peni zrealizowa nasz projekt.
Schemat wykonywanej przez nas pracy by naszym dzieem, nie
sugerowalimy si adnymi gotowymi schematami, dlatego te
zrobienie pracy kosztowaa nas bardzo wiele wysiku gdy co chwil
konieczne byy poprawki i ulepszenia. Rwnie duo problemw
przysporzyo wytrawienie nam pytek drukowanych pod czujniki ze
wzgldu na ich gabaryty. Ostateczny projekt i zarazem ca prace
udao nam si zrobi dopiero niedawno ze wzgldu na trudno i
poziom skomplikowania wybranej przez nas pracy dyplomowej.
Nasza praca obrazuje tylko prototypowy i pogldowy schemat
dziaania tomografu rezystancyjnego. Wykonalimy tylko po jednym
module sterujcym co ogranicza pomiar tylko do czci badanej rury.
Ze w zgadu na bardzo due koszt nie moglimy powieli naszych
moduw tak aby obsugiway one pomiar na caej szerokoci rury.
Jednak program sterujcy i czujnik zosta wykonany z myl o dalszej
! 46
rozbudowie, ktra polega bdzie jedynie na 10 krotnym
skopiowaniu wykonanych przez nas moduw.
Wszystkie dodatkowe materiay w postaci kodw rdowych
programw oraz opis wszystkich ukadw w formacie *.pdf doczone
s w zaczniku (pyta CD). Na pycie znajduj si rwnie programy
obsugujce dane urzdzenie.
!!
! 47
7. Literatura:
[1] AbeINH(1826),J. ReineAngnewMath., 1,311-389
[2] Radon J (191.7) Ber. Saechs. Akad Wiss., 69,262-278.
[3] Plskowski A, Beck MS, Thorn R and Dyakowski T (1995): Imaging
Industrial Flows, : Bristol: IOP Publishing
[4] Williams RA and Beck M S (Eds) (1995) Proces s Tomography -Principles,
Techniques and Applications, (Oxford), Butterworth-Heinemann
[5] Mewes D and Schmitz D (1999): Tomographic Methods for the Analysis of
Flow pat tern s in Steady and Transient Flow, in Proceedings oj the Second
International Symposium on Two-Phase flow Modelling and Experimentation,
Rome, IT AL Y, 23-26 May, pp.29-42
[6] Yates JG and Simons SJR (1994) Experimenta1 metbods in fluidization
researcb, Int. J Multiphase Flow, 20, pp 297-330
[7] G1adden LF (1993) Nuclear magnetic resonance in cbemical engineering:
principles and applications, Chemical Engineering Science, 49, pp 3339-3408
[8] Brown GJ, Reilly D, Mills D (1996) Development of an ultrasonic
tomograpby system for application in pneumatic conveying, Meas. Sci. Technol.,
7, pp 396-405
[9] Rahim RA, Green RG, Horbury N, Dickin FJ, Naylor BD and Pridmore TP
(1996): Furtber development of a tomographic imaging system using optical
fibres for pneumatic conveyors, Meas. Sci. Technol., 7, pp 419-422
[10] Green RG, Rabim RA, Evans K, Dickin FJ, Naylor BD and Pridmore TP
(1998): Concentration profiles in a gravity cbute conveyor by optical tomograpby
measurement, Powder Technology, 95(1), pp 49-54 .
[11] Ucbiyama H, Nakajima M and Yuta S (1985): Measurement of flame
temperature distribution by IR emission computed tomograpby, Appl. Opt., 24, pp
4111-4116
[12] Morse TD and Ba11ou CO (1951): Tbe uniformity of fluidisation, its
measurement and use, Chem. Eng. Prog., 47,199-211
! 48
[13] Geldart D and Kelsley JR (1972): Tbe use of capacitance probes in gas
fluidised beds. Powder Technol. , 6, 45-50
[14] Hage B and Wertber J (1997): Tbe guarded capacitance probe -a tool for tbe
measurement of solids flow pattems in laboratory and industrial fluidised bed
combustors. Powder Technol., 93, 235-245
[15] Abouelwafa MSA and Kenda11 EJM (1979): Analysis and design of belical
capacitance sensors for volume fraction determination, Rev. Sci. Instrum. 50 (7),
872-8
[16] Dykesteen E, Hallanger A, Hammer E, Samn.oy E, Tbom R (1985) Non-
intrusive tbree- component ratio measurement using an impedance sensor, J Phys.
E: Sci. Instrum. 18, pp.540-544
[ 17] Strizzolo CN and Converti J ( 1993) Capacitance sensors for measurement
of pbase volume fraction in two-pbase pipelines, IEEE Trans. Instr. and Meas. 42
(3), pp. 726- 729
[18] Huang XM, Dyakowski T, Plskowski A and Beck MS (1988): A
tomograpbic flow imaging system based on capacitance measuring tecbniques, in
Proceedings of the 1h International Conference on Pattern Recognition, Rome,
9-13 November, Rome, Italy, pp.32-36
[19] Huang XM, Plskowski A, Xie CG and Beck MS (1989): Tomograpbic
imaging oftwo- component flow using capacitance sensors, J. Phys. E: Sci.
Instrum. , 22(3 ), 173-177
[20] Yang WQ, Gamio JC and Beck MS (1997): A fast iterative image
reconstruction algoritbm for capacitance tomograpby, in Sensors and their
Applications VI/I (Eds. A. T. Augousti and M.N. White), IOP Publisbed Ltd, pp.
47-52
Strony internetowe WWW:
http://clubelec.enserg.fr/telechargement/Datasheets/Digital/74%20serie opis
ukadw serii 74...
www.onsemi.com/pub/Collateral/ - opis ukadw serii LM
! 49
http://clubelec.enserg.fr/telechargement/datasheets/digital/74%2520serie