Tài liệu Khảo sát rung động của bàn giảm chấn 2 cấp sử dụng trong đo phổ bức xạ hồng ngoại bằng giao thoa michelson - Doãn Giang: Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 141
KHẢO SÁT RUNG ĐỘNG CỦA BÀN GIẢM CHẤN 2 CẤP
SỬ DỤNG TRONG ĐO PHỔ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI
BẰNG GIAO THOA MICHELSON
Doãn Giang1, 2*, Nguyễn Văn Vinh1, Nguyễn Quang Hoàng1,
Đào Mạnh Hùng3, Nguyễn Thị Phương Mai1
Tóm tắt: Trong các thiết bị đo quang học, việc ổn định hệ thống tránh các tác
động bên ngoài rất quan trọng, bởi vì chính các tác động này gây ra các tín hiệu
nhiễu khi đo. Một trong những nhiễu đo là các dao động cơ học từ bên ngoài. Để
loại bỏ các nhiễu này thường sử dụng hệ thống cách ly bằng cao su, hệ thống đệm
khí và lò xo. Tuy nhiên, để có những thông số tối ưu cần có những yêu cầu cụ thể.
Trong ứng dụng sử dụng giao thoa kế Michelson để đo bức xạ hồng ngoại, giải
pháp sử dụng bàn giảm chấn 2 cấp được đề xuất. Trong đó, bàn có kích thước
800x680x320mm, cấp I dùng đệm cao su và cấp II dùng lò xo sợi. Hệ thống được
thiết kế và tính thử nghiệm với lực tác dụng hệ tải trọn...
9 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 619 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khảo sát rung động của bàn giảm chấn 2 cấp sử dụng trong đo phổ bức xạ hồng ngoại bằng giao thoa michelson - Doãn Giang, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 141
KHẢO SÁT RUNG ĐỘNG CỦA BÀN GIẢM CHẤN 2 CẤP
SỬ DỤNG TRONG ĐO PHỔ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI
BẰNG GIAO THOA MICHELSON
Doãn Giang1, 2*, Nguyễn Văn Vinh1, Nguyễn Quang Hoàng1,
Đào Mạnh Hùng3, Nguyễn Thị Phương Mai1
Tóm tắt: Trong các thiết bị đo quang học, việc ổn định hệ thống tránh các tác
động bên ngoài rất quan trọng, bởi vì chính các tác động này gây ra các tín hiệu
nhiễu khi đo. Một trong những nhiễu đo là các dao động cơ học từ bên ngoài. Để
loại bỏ các nhiễu này thường sử dụng hệ thống cách ly bằng cao su, hệ thống đệm
khí và lò xo. Tuy nhiên, để có những thông số tối ưu cần có những yêu cầu cụ thể.
Trong ứng dụng sử dụng giao thoa kế Michelson để đo bức xạ hồng ngoại, giải
pháp sử dụng bàn giảm chấn 2 cấp được đề xuất. Trong đó, bàn có kích thước
800x680x320mm, cấp I dùng đệm cao su và cấp II dùng lò xo sợi. Hệ thống được
thiết kế và tính thử nghiệm với lực tác dụng hệ tải trọng P=5÷40kg, tần số lực kích
động f=1÷10Hz. Với kết cấu bố trí kiểu hình nêm của hệ thống tạo hiệu quả giảm
chấn từ 85-90% các lực kích động từ bên ngoài ảnh hưởng đến hệ thống giao thoa.
Tín hiệu thu được cho độ sắc nét đến 90%.
Từ khóa: Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR, OP-FTIR, Giao thoa kế Michelson, Cách ly rung động.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, các thiết bị đo và trinh sát sử dụng trong quân sự thường được tích hợp bởi
các công nghệ thiết bị hiện đại, mục đích tăng cường khả năng trinh sát và phạm vi hoạt
động của thiết bị. Một trong những ứng dụng đó là sử dụng máy phân tích FTIR hoạt động
theo nguyên lý thụ động để trinh sát các mục tiêu chất độc quân sự dạng đám mây chất độc
[2] mà đối phương sử dụng. Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là sử dụng một giao
thoa kế quang học kiểu Michelson [3], có thể phát hiện các mục tiêu ở khoảng cách xa từ
1km đến 5km. Một trong những yêu cầu quan trọng của kết quả đo là hệ thống phải được
cách ly tốt bởi các dao động từ bên ngoài, điều này làm tăng khả năng phân tách các nhiễu
không mong muốn có mặt trong tín hiệu thu được, từ đó giúp cho việc xử lý kết quả chính
xác và đưa ra cảnh báo cho các lực lượng tham gia trên chiến trường nhận biết được tình
hình và có những biện pháp phòng chống Hóa học. Trong nội dung nghiên cứu này nhóm
tác giả đề xuất mô hình thử nghiệm hệ thống đo hồng ngoại thụ động, hệ thống cách ly sử
dụng hệ cách ly 2 cấp [4]. Cấp I sử dụng đệm cao su để cách ly rung động từ nền đến
khung máy có hiệu quả cao cho các biên độ nhỏ, cấp II sử dụng lò xo sợi cách ly từ khung
máy đến thiết bị đo [5]. Trong hệ giao thoa có sử dụng kỹ thuật đệm khí nén dịch chuyển
của gương động làm tăng khả năng ổn định của tín hiệu đo.
2. PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI BẰNG GIAO THOA VÀ
ẢNH HƯỞNG CỦA RUNG ĐỘNG
Xuất phát từ yêu cầu của hệ thống là đo các bức xạ hồng ngoại thụ động, sơ đồ hệ
thống đo được thiết kế như hình 1.
Trong sơ đồ hệ thống, nguồn bức xạ hồng ngoại là nguồn bức xạ điện từ nằm ngoài
vùng ánh sáng nhìn thấy, có bước sóng =0,76 ÷ 1000 m. Ứng dụng này để trinh sát và
dò tìm bức xạ của các chất hóa học, khi bị kích thích chúng phát xạ ra các photon mang
năng lượng ở dạng các ion tự do và có khả năng phát xạ trong điều kiện môi trường.
Nguyên lý đo này là sử dụng giao thoa kế Michelson kết hợp với nguồn sáng tham chiếu
laser có bước sóng 632,8nm.
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. Giang, , N. T. P. Mai, “Khảo sát rung động bằng giao thoa Michelson.” 142
Hình 1. Sơ đồ hệ thống đo phổ hồng ngoại thụ động.
Hệ thống hoạt động nhờ sự dịch chuyển của gương M1 trong hệ giao thoa. Quá trình
quét dò tìm các bức xạ tương ứng với việc cho gương động dịch chuyển hiệu quang lộ là
d=/2. Để thực hiện kiểm soát được các dịch chuyển này là rất nhỏ và có độ nhạy cao,
chính vì vậy khi hoạt động yêu cầu của hệ thống phải được cách ly rất tốt tránh các rung
động ảnh hưởng đến hệ thống gây ra các sai số khi đo.
Trên sơ đồ hình 1, chùm hồng
ngoại đi vào hệ thống và giao thoa tại
BS3 sau giao thoa hội tụ tại tiêu điểm
của gương Parabol GP. Tại đây đặt
cảm biến hồng ngoại MCT, tín hiệu
này được cho qua một bộ khuyếch đại
LOCK-IN với một tần số tham chiếu
và được điều biến đồng bộ cùng tần số
dịch chuyển của gương động. Tín hiệu
laser từ PD-2 và PD-3 là tín hiệu để
lấy mẫu và xử lý tín hiệu như hình 2.
Tín hiệu PD-1 dùng để căn chỉnh hệ
giao thoa trước khi đo.
X(n)
I(i)
I(x)
t
T1 T2
PD-2
PD-3
Hình 2. Sơ đồ mã hóa và lấy mẫu tín hiệu.
Trong hình 2, I(i) là tín hiệu giao thoa của chùm hồng ngoại mang bởi nhiều các bước
sóng khác nhau, biểu diễn bởi công thức sau:
0
2I( l ) I( )cos( l )d
(1)
I(x) tín hiệu giao thoa của nguồn laser có cường độ như sau:
0 1 2( x )I I cos( vx ) (2)
Trong sơ đồ hình 1, nguồn laser là nguồn sáng đơn sắc chính vì vậy khi giao thoa với
tần số xác định, tín hiệu giao thoa cho ra một hàm điều hòa, tần số này chính là tần số
Dopler do hệ giao thoa sinh ra. Tuy nhiên, trong hệ thống được thiết kế thành 2 nhánh của
tần số tham chiếu và tạo ra bởi BS4, hai tín hiệu này được cho qua 2 tấm phân cực P1 với
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 143
góc xoay =0o cho ra tín hiệu hàm sin thu bởi PD-2, tấm phân cực P2 với góc xoay =45o
cho ra tín hiệu hàm cos thu bởi tín hiệu PD-2. Như vậy, hai tín hiệu có độ lệch pha là
=/4. Khi kết hợp 2 tín hiệu ta sẽ có tần số lấy mẫu tăng lên 4 lần:
g2 4. .M t laserV f
(3)
Tương tự, với nguồn hồng ngoại có bước sóng i đi vào hệ giao thoa cũng tuân theo
nguyên lý trên.
2 .M i iV f
(4)
Như trên sơ đồ nguyên lý hình 1, hoạt động của hệ này là giao thoa kép của hai nguồn
laser và hồng ngoại có chung gương động và dịch chuyển với vận tốc VM nên từ công thức
(3) và (4) công thức đo bước sóng hồng ngoại được xác định như sau:
er4. *gt las
i
i
f
f
(5)
Trong đó: gtf là tần số đo được bởi tín hiệu giao thoa laser I(x), tần số này thay đổi
theo vận tốc dịch chuyển của gương động VM, tần số if là tần số thay đổi của các i , sau
khi biến đổi FT của hàm rời rạc X(n) của tín hiệu I(i) , tần số if theo công thức Fourier cho
hàm rời rạc như sau:
1
0
2
( ) ( )
N
k
N
ikn
x k X n e
(6)
Với nguồn hồng ngoại là tổng hợp của các dao động nên quá trình thay đổi quang lộ
(Optical Path Difference- OPD) cho ta một biểu đồ giao thoa (interferogram), cứ như vậy
nếu ta đặt một khoảng thời gian lấy mẫu T1 đến T2 (Hình 2) ta sẽ thu được một phổ đồ
giao thoa. Kết hợp hai tín hiệu laser và tín hiệu hồng ngoại được lấy mẫu và đưa đến chân
input của bộ thu nhận dữ liệu (Data Acquisistion – DAQ) đưa vào máy tính. Phổ hồng
ngoại của nguồn vào I(i) được tính bởi công thức (5) sau khi biến đổi FT theo công thức (6)
cho các giá trị tần số if . Trên thực tế nguồn hồng ngoại thường là nguồn dải rộng nên khi
kết quả tính sau cùng sẽ là một miền giá trị các bước sóng i .
3. KHẢO SÁT RUNG ĐỘNG BÀN GIẢM CHẤN CÁCH LY 2 CẤP
Trên thực, tế nếu một hệ không được cách ly hoặc lọc nhiễu tốt, các tần số nhiễu sẽ
xuất hiện trong tín hiệu đo. Chính vì vậy, việc loại bỏ các rung động gây nhiễu này có ý
nghĩa quan trọng. Ngoài các yếu tố về rung động hệ thống còn có ảnh hưởng rất nhiều bởi
các yếu tố như nhiễu của môi trường, tiếng ồn, và nhiệt độ... Trên cơ sở đó, việc xử lý để
phân tách được tín hiệu đo là rất khó khăn. Thông thường đối với các hệ hoạt động này
được đánh giá bởi tỷ số nhiễu trên tín hiệu (Signal to Noise Ratio-SNR). Nếu tỷ số này
càng nhỏ cho thấy mức độ ảnh hưởng của nhiễu rất ít. Với hệ thống này, ngoài việc tách
bỏ các nhiễu do môi trường, một loại nhiễu quan trọng đó là các lực kích động từ việc tác
động của rung động [6] xung quanh như ảnh hưởng bởi xe cộ máy móc xung quanh thiết
bị. Chính vì vậy, giải pháp cách ly dao động bằng lò xo sợi được ứng dụng cho hệ thống
này. Hệ thống được phân tách cách ly 2 cấp như hình 3. Như sơ đồ bố trí của hệ giảm chấn
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. Giang, , N. T. P. Mai, “Khảo sát rung động bằng giao thoa Michelson.” 144
đặt tĩnh do đó bỏ qua tác động theo hai phương trong mặt phẳng ngang, chỉ còn lại các lực
tác động theo phương thẳng đứng [7].
a. Sơ đồ nguyên lý cách ly rung động b. Sơ đồ thiết kế bàn giảm chấn
Hình 3. Bàn cách ly rung động 2 cấp.
Mô hình khảo sát ảnh hưởng rung động của nền đến thiết bị đặt trên bàn là một hệ hai
bậc tự do dao động theo phương thẳng đứng z. Áp dụng phương trình Lagrange loại 2 [1]
ta nhận được phương trình vi phân dao động ở dạng ma trận như sau:
Mq+Cq+Kq ( )t f , (7)
trong đó, véc tơ tọa độ suy rộng 1 2[ , ]
Tz zq , các ma trận khối lượng, ma trận cản, ma
trận độ cứng và véc tơ kích động như sau:
1 1 2 2 1 2 2
2 2 2 2 2
0
, , ,
0
m c c c k k k
m c c k k
M C K
1 0 1 0
( )
0
k z c z
f t .
Giả sử rằng nền rung động theo luật 0 0ˆ sinz z t , khi đó hàm kích động sẽ có dạng
như sau
1 0 1 0
1 2
ˆ ˆsin cos
ˆ ˆ( ) : sin cos
0
k z t c z t
t t t
f f f (8)
với 1 1 0
ˆ ˆ[ , 0] ,Tk zf 2 1 0
ˆ ˆ[ , 0]Tc z f .
Bằng phương pháp trực tiếp, nghiệm cưỡng bức của hệ với kích động tìm được dạng sau
( sin cos )t t q u v (9)
Thay (9) vào (7) và chú ý đến (8) ta nhận được phương trình
2
1
2
2
ˆ
ˆ
K M C u f
vC K M f
(10)
Giải hệ phương trình trên cho ta các véc tơ biên độ dao động cưỡng bức:
12
1
2
2
ˆ
ˆ
u K M C f
v C K M f
(11)
Từ đây, ta tính được biên độ dao động của các khối lượng m1 và m2:
c1
k2 c2
k1
m2
m1
z0
z1
z2
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 145
2 2
1 1 1ˆ ,z u v
2 2
2 2 2zˆ u v (12)
Các hàm truyền được xác định như sau:
2 2 2 2
1 1 2 21 2
1 1 2 2
0 0 0 0
ˆ ˆ
( ), ( )
ˆ ˆ ˆ ˆ
u v u vz z
T T T T
z z z z
. (13)
Trên cơ sở các tính toán, hệ thống tiến hành thử nghiệm với các thông số như sau:
Bảng 1. Các thông số thử nghiệm.
Tên gọi Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Tổng tải trọng m 25 kg
Tải trọng thân dưới m1 10 kg
Tải trọng thân trên m2 15 kg
Tần số máy đập 10 Hz
Hệ số giảm chấn của lò so, 0,12lx c2 4.1151
Ns/m
Hệ số giảm chấn của cao su, 0,05cs c1 2.3601 Ns/m
Độ cứng của đệm cao su k1 55.7 N/m
Độ cứng của lò xo sợi k2 19.6 N/m
Từ các số liệu trong bảng 1, sử dụng phần mềm Matlab và tính toán [7] ta tính được các
tần số dao động riêng của hệ như sau:
1 1 2 20.9593 ( 0.1527 Hz), 2.7773 ( 0.4420 Hz)f f
Ta thấy rằng tần số dao động riêng của hệ là rất nhỏ. Đồ thị các hàm truyền trong dải
tần số từ 0 đến 10 Hz được đưa ra trên các hình 4 và hình 5.
a. Hàm truyền 1T trong dải 0÷10 Hz. b. Hàm truyền 1T trong dải 0÷2 Hz.
Hình 4. Đồ thị hàm truyền 1T phụ thuộc tần số kích động.
a. Hàm truyền 2T trong dải 0÷10 Hz. b. Hàm truyền 2T trong dải 0÷2 Hz.
Hình 5. Đồ thị hàm truyền 2T phụ thuộc tần số kích động.
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. Giang, , N. T. P. Mai, “Khảo sát rung động bằng giao thoa Michelson.” 146
Từ đồ thị ta thấy rằng giá trị của hàm truyền tại các tần số kích động ở lân cận tần số
dao động riêng của hệ là lớn. Với tần số kích động lớn hơn 1 Hz giá trị cả hai hàm truyền
giảm nhanh và ở lân cận 0. Điều này có nghĩa rằng ảnh hưởng của các nhiễu do rung động
của nền ở tần số lớn hơn 1 Hz lên bàn gá đặt thiết bị là không đáng kể.
Để khảo sát ảnh hưởng của khối lượng m2 đến các hàm truyền, ta vẽ đồ thị của chúng
phụ thuộc vào khối lượng m2 tại các tần số kích động f = 2.5 Hz và 5.0 Hz (hình 6).
f = 2.5 Hz, m
2
[kg]
0 10 20 30 40
10-3
-1
0
1
2
a. Ảnh hưởng của khối lượng m2 đến các hàm
truyền T1 với tần số 2.5 Hz.
b. Ảnh hưởng của khối lượng m2 đến các
hàm truyền T2 với tần số 2.5 Hz.
T
1
c. Ảnh hưởng của khối lượng m2 đến các hàm
truyền T1 với tần số 5 Hz
d. Ảnh hưởng của khối lượng m2 đến các
hàm truyền T2 với tần số 5 Hz
Hình 6. Ảnh hưởng của khối lượng m2 đến các hàm truyền.
Từ các hình 6 nhận thấy hàm truyền T1 và T2 phụ thuộc vẫn giữ các giá trị nhỏ khi khối
lượng m2 thay đổi từ 5 đến 40 kg. Như vậy, với các thông số thiết kế bàn rung đảm bảo
cách ly rung động của nền ở các tần số kích động lớn hơn 1 Hz và đảm bảo cách ly với các
khối lượng khác nhau của thiết bị.
Với kết quả tính toán khảo sát ở trên, hệ thống được kiểm tra tại phòng Rung- Âm Viện
đo lường Việt Nam, sơ đồ như trên hình 8. Dùng máy tạo lực kích động với tần số khoảng
1÷10 Hz, tác động xuống sàn tạo dao động đến hệ thống, một sensor S lấy giá trị tại nền,
sensor S1 lấy giá trị tại khung dưới, sensor S2 lấy giá trị khung trên. Trước khi thử, sensor
được kiểm tra với bộ chuẩn G=9.89 m/s2 để đảm bảo độ chính xác. Do kết cấu của hệ
thống bố trí hình nêm nên tại các điểm lấy mẫu chỉ xét gia tốc theo trục z.
Trong hình 7: 1- Nền, 2- Máy tạo lực kích động, 3-Chân cao su, 4-Khung dưới, 5-
Sensor số 1, 6- Khung trên, 7-Sensor số 2, 8- Bộ giảm chấn lo xo sợi, 9- Máy đo dao động.
Kết quả khảo sát thực tế với tải trọng kiểm tra P =5÷40 kg. Ban đầu khi đặt tải trọng
P=5 kg, lực tác dụng trên hệ chưa đạt đến giới hạn làm việc của lò xo sợi và đệm cao su
[8], hệ số giảm chấn thấp. Tiếp tục gia tải tăng dần đến 25 kg, tại đây hệ số giảm chấn đo
được đạt 90%. Nếu tiếp tục tăng tải trọng đến 40 kg, trên hình vẽ ta thấy đồ thị có chiều đi
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 147
xuống. Như vậy, tải trọng đã tăng và vượt qua giới hạn làm việc của hệ này. Tải trọng đạt
hệ số gảm chấn tốt nhất là P=25 kg.
Hình 7. Mô hình thử nghiệm bàn giảm chấn. Hình 8. Đồ thị quan hệ tải trọng
và hệ số giảm chấn.
Với các thông số trong bảng 1, hệ thống được tính toán và thử nghiệm cho thấy các tính
toán và khảo sát hoàn toàn phù hợp nhau.
Để kiểm tra hoạt động của hệ giao thoa khi đặt trên bàn giảm chấn, sơ đồ bố trí như sau:
a- Bố trí hệ giao thoa trên bàn
giảm chấn
b- Sơ đồ lắp đặt hệ giao thoa
trên bàn giảm chấn
Hình 9. Kiểm tra hoạt động của hệ giao thoa trên bàn giảm chấn.
Trên đồ thị thu tín hiệu giao thoa của hệ thống, các tín hiệu vào được khuếch đại và
truyền vào máy tính theo sơ đồ nguyên lý trên hình 1. Số liệu được mã hóa và lấy mẫu
theo biểu đồ tín hiệu trên hình 2. Áp dụng công thức (6) biến đổi Fourier cho hàm tín hiệu
rời rạc, kết quả như trên hình 10.
Kết quả thu nhận và xử lý bằng máy tính cho thấy như sau:
Khi chưa có bàn giảm chấn, hệ thống giao thoa hoạt động và lấy mẫu, kết quả xử lý ta
nhận thấy xung quanh tần số đo được f=2.68 Hz còn xuất hiện các tần số khác, các tần số
này chính là các tác động xung quanh gây ra. Nếu không được loại bỏ, khi trích xuất lấy
các tần số này sẽ lẫn trong tín hiệu đo như trên hình 10-a.
Sau khi có bàn giảm chấn, thu nhận tín hiệu giao thoa và xử lý, kết quả cho thấy hiệu
quả giảm đi rõ dệt, các tín hiệu xung quanh điểm lân cận đã được loại bỏ khỏi tín hiệu đo
chỉ còn lại tần số f=2.517 Hz.
Tuy nhiên, do có các dao động riêng trong tín hiệu thu được chính vì vậy tần số của tín
hiệu cũng bị ảnh hưởng. Hiệu quả của bàn giảm chấn mục đích loại bỏ các tín hiệu nhiễu
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. Giang, , N. T. P. Mai, “Khảo sát rung động bằng giao thoa Michelson.” 148
gây ra do rung động. Đối với hệ thống này kết quả đo thể hiện các giá trị định tính, do đó
độ sai lệch của tần số này nằm trong giới hạn cho phép.
a. Tín hiệu khi chưa có bàn giảm chấn. b. Tín hiệu khi có bàn giảm chấn.
Hình 10. Đồ thị tín hiệu đo giao thoa.
Chất lượng của tín hiệu được xác định trên cơ sở đánh giá độ tương phản của vân giao
thoa laser. Độ tương phản của vân được đánh giá theo [9].
max min
max min
I I
V
I I
(14)
Trong công thức trên, Imax , Imin lần lượt là cường độ lớn nhất và nhỏ nhất của vân giao
thoa thu bằng cảm biến, được tính đơn vị (%). Trên hình 10-b, cường độ tín hiệu cực đại
Imax = 2,517 (V) và Imin=0,15 (V) và độ nét của tín hiệu V=90%. Nếu độ nét càng cao
chứng tỏ rằng trong tín hiệu thu nhận không có xuất hiện của nhiễu, và đảm bảo độ tin cậy
của tín hiệu thu được.
4. KẾT LUẬN
Trong nội dung nghiên cứu này, nhóm tác giả đã phần lớn nghiên cứu về phương pháp
đo phổ bức xạ hồng ngoại theo nguyên lý thụ động, trình bày các nguyên lý đo, phương
pháp lấy mẫu tín hiệu và đưa ra các thông số ảnh hưởng bởi các rung động đến hệ thống.
Từ những yêu cầu cụ thể, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công hệ thống giảm chấn
2 cấp và khảo sát hoạt động của hệ thống, các thông số tính toán và khảo sát cho thấy hệ
số giảm chấn đạt hiệu quả cao. Với hệ thống trên có thể giảm chấn các rung động khoảng
tần số f= 1÷10Hz. Hệ số giảm chấn cho hệ được lựa chọn tốt nhất ở tải trọng P=25kg với
hệ số giảm đến 90% như đã tính toán.
Nếu tải trọng càng nhỏ thì hệ số truyền qua càng giảm, tuy nhiên nếu tải trọng lớn hơn
tải trọng cho phép thì hệ số giảm chấn cũng giảm xuống.
Hiện nay, các ứng dụng này đang được sử dụng nhiều trong quân sự, đặc biệt cho các
hệ thống phức tạp như hệ thống phân tích nhận dạng các chất độc hóa học, trinh sát và
cảnh báo các tác nhân sinh học, phóng xạ hoặc các thiết bị phân tích môi trường.
Với các kết quả nghiên cứu này có thể áp dụng cho các hệ thống máy đo và thiết bị
quân sự có sử dụng hệ thống quang học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Văn Khang, Dao động kỹ thuật. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội
2004.
[2]. Roland Harig, Peter Ruscha, Chris Dyerb, Anita Jonesb, Richard Moseleyb, and
Benjamin Truscottb, Remote Measurement of Highly Toxic Vapours by Scanning
Imaging Fourier-Transform Spectrometry. Chemical and Biological Standoff Detection
III. Edited by Jensen, Proceedings of the SPIE, Volume 5995, pp. 316-327 (2005)
[3]. Tuomas valikyla, Michelson interferometer with porch swing bearing for portable ftir
spectrometer, Turun yliopiston julkaisuja – annales universitatis turkuensis sarja - ser. ai
OSA - tom. 487, Astronomica - chemica - physica – Mathematica, Turku (2014).
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 149
[4]. Uchenna .h. diala, gloria .n. ezeh, Nonlinear damping for vibration isolation and control
using semi active methods, ISSN-l: 2223-9553, ISSN-l : 2223-9944, vol. 3, no. 3,
november 2012.
[5]. P.S.Balaji, M.E.Rahaman, Leboula Moussa, Lau Hieng Ho, Vibration isolation of
structures and equipment using Wire rope, International Journal of Modern Trends in
Engineering and Research ISSN No.:2349-9745, Date: 2-4 July, 2015.
[6]. Michael A. Talleya and Shahram Sarkanib, A new simulation method providing shock
mount selection assurance, Shock and Vibration 10 (2003) 231–267 231, IOS Press.
[7]. Mr. Rajendra Kerumali1, Prof. Dr. S. H. Sawant2, Theoretical and Numerical Analysis of
Vibration Isolator Subjected to Harmonic Excitation, International Journal of Research in
Advent Technology, Vol.2, No.7, July 2014, E-ISSN: 2321-9637.
[8]. L. Kari, P. Eriksson and B. Stenberg, Stockholm (Sweden), Dynamic Stiffness of
Natural, Rubber Cylinders in the Audible, Frequency Range Using Wave Guides,
KGK Kautschuk Gummi Kunststoffe 54. Jahrgang, Nr. 3/2001.
[9]. Réfrégier P., and Antoine R., "Visibility interference fringes optimization on a single
beam in the case of partially polarized and partially coherent light." Optics letters,
Vol. 32, (2007), pp. 366-1368.
ABSTRACT
VIBRATION SURVEYING OF 2-LEVEL ISOLATION SHELF APPLIED IN
MEASURING INFRARED RADIATION SPECTROMETER
BY MICHELSON INTERFEROMETER
In optical instruments, stabilizing systems which prevent external inteferrences,
plays a very important role because those inferences are the major cause of noises in
measured signals. One type of the noises is caused by unexpected external vibrations.
To eliminate that noise, some typical solutions are isolation systems using rubber
shock absorber tables, compressed air systems, or springs, etc. However, the best
solution is dependent on the specific problem. In optical measurement systems using
Michelson interferometter for measuring infrared radiation, a 2-order damping
isolation system is presented. The isolation system consists of a table with the
dimension of 800x680x320mm, a rubber cushion for the first damping order, and wire
robe isolution for the second damping order. The system is designed and tested with
the load P from 5 to 40 kg and the active force frequency f from 1 to 10Hz. The wedge
shaped structure between the inteferometer and the isolation system is capable of
eliminating 85-90% of external inteferences’ effect on the inteferometer system. The
visibility of the obtained signal is up to 90%.
Keywords: FT-IR spectrometer, OP-FTIR, Michelson interferomter Vibration isolation.
Nhận bài ngày 20 tháng 7 năm 2017
Hoàn thiện ngày 18 tháng 8 năm 2017
Chấp nhận đăng ngày 25 tháng 10 năm 2017
Địa chỉ: 1 Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội;
2 Viện Hóa học-Môi trường quân sự/Bộ Tư lệnh Hóa học;
3 Khoa kỹ thuật cơ sở, Học viện PKKQ.
* Email:giangbak@gmail.com.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 18_giang_6333_2150469.pdf