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RUS

Adquisicion de señales
by

Joan Ortiz Garcia

on 22 May 2013

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Transcript of RUS

¡GRACIAS! Instituto Tecnológico de Querétaro Ingeniería: Mecatrónica División de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Guanajuato Pasante: Joan Sebastián Ortiz García Asesora Externa: Ma. Isabel Delgadillo Cano INSTITUTO TECNOLOGICO DE QUERÉTARO Adquisición y análisis elemental de señales
medidas con un sistema de espectroscopia ultrasónica resonante Definición del problema El proceso de medición con el que se cuenta dentro del plantel es obsoleto y arcaico, pues el tiempo que se demora en caracterizar una muestra bajo el sistema RUS es bastante largo y tedioso.

Los datos que se adquieren de esta manera no son del todo confiables, ya que la adquisición de datos se lleva acabo de manera manual valiéndose solamente de un osciloscopio. Problemática Las personas implicadas en el proyecto no cuentan con los conocimientos necesarios para manipular los instrumentos de medición. El proceso de adquisición de señales con el que se cuenta en la DCI es muy anticuado. De manera general se explica paso a paso el proceso que se seguía para la obtención de datos. Antecedentes
 

Automatizar el proceso de adquisición y lectura de datos, teniendo con ello la posibilidad de visualizar gráficamente y numéricamente las señales recibidas del sistema, todo esto a traves de una interfaz amigable.


  OBJETIVOS Objetivos Específicos 1.-Conocer el lenguaje de programación gráfico (LabView). 2.-Adquirir el conocimiento necesario para poder manipular el Lock in Amplifier. 3.- Diseñar una etapa de amplificación. Objetivo General   Justificación El tiempo y la precisión por medio de la automatización, son dos buenas razones en las cuales se sustenta este proyecto.
El hecho de que el usuario pueda comunicarse con el sistema de una manera más dinámica y rápida, sin la necesidad de estar calibrando y configurando los instrumentos de manera manual, justifica la realización de este proyecto.  
 
  Alcances y Limitaciones Con el desarrollo de este proyecto se beneficiara a la población del Departamento de Ciencias e Ingenierías de la Universidad de Guanajuato, ya que el alumnado podrá hacer uso de este sistema para futuras prácticas, así como aportaciones que le puedan beneficiar al proyecto. También servirá como base para futuras implementaciones hacia otras áreas de la ciencia, como la medicina por mencionar alguna. Todo proyecto está sujeto a limitantes u obstáculos que impiden desarrollarlo al máximo.

En el presente proyecto se deja a un lado un análisis más detallado sobre la obtención de ciertas propiedades mecánicas por falta de tiempo, por lo tanto se limita a la automatización del proceso dejando a un lado el análisis para un futuro.

De igual manera se dificulta el poder implementar este sistema en aplicaciones con más impacto como lo podría ser la de la medicina, esto por falta de recursos y equipos más sofisticados que al final de cuentas son limitantes económicas por la falta de apoyo al desarrollo científico del país. Definamos algunos conceptos Marco teórico   ¿Que es espectroscopia?
 
 
Las señales ultrasonica son señales que oscilan a una frecuencia mayor del rango audible por el ser humano (Arriba de 20Khz) ¿Qué es Ultrasónico?
 
Es la situación en la que un sistema mecánico, estructural o acústico, vibra en respuesta a una fuerza aplicada con la frecuencia natural del sistema o con una frecuencia próxima. La frecuencia natural es aquella a la que el sistema vibraría si lo desviáramos de su posición de equilibrio y lo dejáramos moverse libremente. Si se excita un sistema mediante la aplicación continua de fuerzas externas con esa frecuencia, la amplitud de la oscilación va creciendo y puede llevar a la destrucción del sistema. ¿Que es resonancia?
Se utiliza una técnica denominada RUS, esta técnica esta basada en un dispositivo que consta de dos cristales piezoeléctricos y una muestra (cubo, cilindro, esfera etc) entre ellos. Uno de los cristales funciona como transmisor y el otro es un receptor, a través de uno de ellos (transmisor) se induce una corriente alterna, la cual provoca que el cristal piezoeléctrico vibre a diferente frecuencia dependiendo del voltaje inducido, el receptor recibe estas vibraciones pero ya alteradas debido al material entre ellos. La interfaz GPIB es utilizada ampliamente para la comunicación entre los instrumentos y el ordenador. Actualmente este bus se conoce como el estándar IEEE488.2. GPIB Instrumentos de medición LOCK IN AMPLIFIER SR830 Generador de funciones AFG3101 TEKTRONIX Desarrollo del proyecto La espectroscopia es una técnica instrumental ampliamente utilizada por los físicos y químicos para poder determinar la composición cualitativa y cuantitativa de una muestra o algún material, mediante la utilización de patrones o espectros conocidos de otras muestras. Estructura por etapas del sistema de adquisición 1 Alimentación 2 Amplificación 3 Prototipo RUS 5 Manipulación y adquisición de datos 4 Limpieza de señal Considera que el mayor de los pecados es desear la mera existencia a una existencia con honor, y cuidado de por preservar la vida, perder las razones mismas de vivir.

Romano Juvenal. Etapa de alimentación Para esta etapa nos valemos del generador de funciones AFG3101 de la marca Tektronix el cual estará trabajando en un rango de frecuencia de 90Khz a 100Khz a un voltaje de 10Vca Etapa de amplificación Para esta etapa utilizamos un amplificador operacional 741 en un arreglo inversor y con una ganancia variable, con el cual aumentamos el voltaje de 10v a 24v Impedancia y Reactancia Circuito equivalente PZT Prototipo RUS Etapa de limpieza de señal Ruido inmerso en la señal Sistema de adquisición y control del sistema Diagrama por bloques Barrido de frecuencia Inicialización de instrumentos Lectura de parámetros iniciales Envío de instrucción al generador Bloques Maestro-Esclavo Manipulación de datos Cierre de puertos Resultados Gráfica voltaje vs frecuencia en excel Volvamos a nuestros objetivos y veamos cuales fueron cumplidos. Conclusiones Objetivos cumplidos Los datos obtenidos del sistema son muy poco confiables debido a que una persona es la encargada de recolectar los datos en una tabla. La manipulación de los instrumentos es de manera manual generando con ello un factor de error humano. 5.- Automatizar el sistema de adquisición de datos. 6.-Diseñar una interfaz amigable y dinámica con el usuario. 4.-Comunicar los instrumentos de medición con el sistema. Z=jωL Impedancia inductiva Impedancia capacitiva Z=1/ωC R=fb-fa Inc=R/N R=Rango
N=numero de muestras
fb=frecuencia final
fa=frecuencia inicial
Inc=incremento
∆f=incremento de frecuencia Metodología utilizada Gráfica frecuencia vs voltaje en Labview Lock in Amplifier Generador de funciones Osciloscopio VARIANZA
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