طراحی و ساخت دستگاه سنجش حجم با استفاده از امواج صوتی و حذف اثر تغییرات دما در اندازه گیری حجم

در این مقاله روشی آسان، کم هزینه و سریع برای اندازه گیری حجم ارائه شده است. برای نیل به این هدف، دستگاهی به نام حجم سنج اکوستیک طراحی و ساخته شده است. در این دستگاه، اندازه گیری حجم با استفاده از ایجاد تغییرات کوچک در حجم هوا و اندازه گیری تغییرات فشار حاصل از آن انجام می شود. دیاگرام بلوکی کل سیستم، دقت مبدل آنالوگ به دیجیتال، تعداد نمونه ها در یک دوره تناوب، مدت نمونه برداری، بررسی پاسخ فرکانسی سیستم، دلایل حساس بودن سیستم به تغییرات دما و نحوه جبران آن و نمایش نمودارهای لازم و نتیجه گیری 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، کنترل کننده وظیفه کنترل فرکانس، دامنه و تقویت خروجی میکروفون ها و دریافت اطلاعات از واحد مکانیکی و ارسال آنها به کامپیوتر را بر عهده دارد. محفظه مکانیکی ساختاری استوانه ای داشته که جسم مورد نظر درون آن قرار می گیرد با استفاده از یک بلندگو تغییر فشاری درون آن ایجاد و با دو عدد میکروفون تغییرات فشار اندازه گیری می شود. توسط الگوریتم هایی، اطلاعات لازم جمع آوری و پردازش های متفاوتی روی اطلاعات انجام می شود و با استفاده از قوانین ترمودینامیک، حجم جسم محاسبه می گردد. سرعت بالا در اندازه گیری، هزینه کم، سادگی و دقت قابل قبول، بارزترین ویژگی های دستگاه ساخته شده است. اندازه گیری و تحلیل های مکانیکی و الکترونیکی نشان می دهد بهترین فرکانس مورد استفاده 40 هرتز است که در این میان محدودیت اصلی را محفظه مکانیکی ایجاد می کند. دو راه برای مقابله با تغییرات دما وجود دارد یک راه کنترل دمای محیط و دیگری جبران آن است. بررسی های انجام شده نشان می دهد 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 میکروفون ها و حسگر دما دریافت و ثبت شده است. اطلاعات جمع آوری شده پردازش شده و با استفاده از روش بهینه سازی PSO 1 تابعی استخراج شده است که ترکیب آن با سیگنال های اندازه گیری شده میکروفون ها با دقت خوبی می تواند اثر تغییرات دما را حذف نماید به نحوی که اندازه گیری مستقل از تغییرات دما داشته باشیم.