ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تحليل الضجيج العشوائي للجايروسكوبات المصنطظ بتقنيةMEMS بإستخدام تشتت ألان

Noise Analysis of MEMS Gyroscopes by means of Alan Variance

1305   2   22   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2014
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

تم في هذه المقالة إجراء نمذجة عشوائية لمركبات ضجيج جايروسكوبات وحدة القياسات العطالية Crossbow IMU400CD المصَّنعة بتقنية الـ MEMS باستخدام تشتت ألان، حيث تم تمييز ثالث مركبات عشوائية موجودة في ضجيج الحساسات بالإضافة إلى تقدير معاملات هذه المركبات، في حين أ َّن النشرة الفنية لم تذكر سوى مركبة واحدة. تمّكن معرفة النموذج العشوائي للضجيج من إدخاله كمركب من مركبات خرج النظام الملاحي وبالتالي يصبح بالإمكان تقديره في حال وجود قياسات مساندة لمنظام الملاحي مثل (GPS أو بوصمة مغناطيسية أو ...إلخ) ويتم بذلك تصحيح خرج الجايروسكوب. تعتبر الجايروسكوبات من الحساسات العطالية الأساسية التي تقوم عليها أنظمة الملاحة العطالية المستخدمة في جميع أنواع الملاحة (البرية والبحرية والجوية).ونظرا لتطبيقاتها الكثيرة والمنتشرة مايزال البحث جاريا على تطويرها للحصول على حجم أصغر وكلفة أقل حيث تطورت الجايروسكوبات تاريخياً من النماذج الكهيروميكانيكية التقليدية الكبيرة الحجم والباهظة الثمن وصولا إلى الجايروسكوبات الإلكترونية المكروية المصنعة بتقنية تدعى (Micro Electro Mechanical System (MEMS لكن بالمقابل تعاني الجايروسكوبات MEMS من الدقة المنخفضة إذا ما قورنت بالأنواع الأخرى وذلك نتيجة للأخطاء الكثيرة التي تظهر على خرجها وعلى وجه الخصوص الأخطاء العشوائية التي لا يمكن حذفها بمنهجيات المعايرة المعروفة، لذلك تصنف على أنها أنواع من الضجيج أو العمليات العشوائية Random Process حيث يتم نمذجتها باستخدام تقنيات النمذجة العشوائية Random Modeling لتحديد وتمييز أنواع الضجيج الموجودة في خرج الحساس. ومن أشهر هذه التقنيات طريقة تشتت ألان


ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية تحليل الضجيج العشوائي في جايروسكوبات MEMS باستخدام تقنية تشتت ألان. تم التركيز على وحدة القياسات العطالية Crossbow IMU400CD، حيث تم تحديد ثلاث مركبات عشوائية في الضجيج، وهي ضجيج الخطوة العشوائية للسرعة الزاوية، ضجيج عدم استقرار الانزياح، والضجيج الأبيض. يهدف البحث إلى تحسين دقة الجايروسكوبات من خلال فهم وتحليل هذه المركبات العشوائية، مما يمكن من تصحيح خرج الجايروسكوب باستخدام وسائل دعم الملاحة مثل GPS أو البوصلة المغناطيسية. تم استخدام تقنية تشتت ألان لتحليل الضجيج العشوائي، والتي أثبتت كفاءتها في هذا المجال. النتائج أظهرت توافقاً مع القيم الاسمية المعطاة من قبل المصنع، مما يعزز مصداقية التحليل.
قراءة نقدية
تقدم الورقة البحثية تحليلاً دقيقاً ومفصلاً للضجيج العشوائي في جايروسكوبات MEMS باستخدام تقنية تشتت ألان. ومع ذلك، يمكن الإشارة إلى بعض النقاط التي قد تحتاج إلى تحسين. أولاً، كان من الممكن تقديم مقارنة أوسع مع تقنيات تحليل أخرى للضجيج العشوائي لتوضيح مزايا وعيوب كل تقنية. ثانياً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير الظروف البيئية المختلفة على أداء الجايروسكوبات، وهو موضوع مهم نظراً لحساسية MEMS لهذه العوامل. أخيراً، كان من الممكن تضمين توصيات عملية أكثر وضوحاً حول كيفية تحسين تصميم الجايروسكوبات لتقليل الضجيج العشوائي.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي المركبات العشوائية الثلاثة التي تم تحديدها في ضجيج جايروسكوبات MEMS؟

    تم تحديد ثلاث مركبات عشوائية في ضجيج جايروسكوبات MEMS وهي ضجيج الخطوة العشوائية للسرعة الزاوية، ضجيج عدم استقرار الانزياح، والضجيج الأبيض.

  2. ما هي تقنية تشتت ألان وكيف تم استخدامها في هذا البحث؟

    تقنية تشتت ألان هي تقنية تحليل في المجال الزمني تستخدم لدراسة الاستقرار الترددي للمهتزات. في هذا البحث، تم استخدامها لتحليل الضجيج العشوائي في جايروسكوبات MEMS وتحديد أنواع الضجيج المختلفة.

  3. ما هي الفائدة العملية من معرفة النموذج العشوائي للضجيج في جايروسكوبات MEMS؟

    معرفة النموذج العشوائي للضجيج تمكن من إدخاله كمركب من مركبات خرج النظام الملاحي، مما يسمح بتقديره وتصحيحه باستخدام وسائل دعم الملاحة مثل GPS أو البوصلة المغناطيسية.

  4. ما هي النقاط التي يمكن تحسينها في هذا البحث؟

    يمكن تحسين البحث من خلال تقديم مقارنة أوسع مع تقنيات تحليل أخرى، التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير الظروف البيئية المختلفة، وتضمين توصيات عملية أكثر وضوحاً لتحسين تصميم الجايروسكوبات.


المراجع المستخدمة
D. H. Titterton and J. L. Weston 2004- Strapdown Inertial Navigation Technology. The Institution of Electrical Engineers. Second Edition. UK. Pages 578
De AGOSTINO, M. and MANZINO, A. 2010- Performances Comparison of Different MEMS-based IMUs, Position Location and Navigation Symposium (PLANS), Vol 187-201
(E. Byron, M. Calwise, A. K. McCabe, J. C. Scott, and D. L. Swindler 1998- IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Linear Single-Axis, Nongyroscopic Accelerometers, IEEE-SA Standards Board, IEEE Std 1293™- 1998 (R2008
CLAUDIA C. MERUANE A. 2008- Analysis and Modeling of MEMS based Inertial Sensors , Signal Processing School of Electrical Engineering Kungliga Tekniska Hgskolan, Stockholm, Vol 71
ALEX G. GIANLUCA F. EMANUELA F. FABIO D. and CALES F. 2013- A Comparison between Different Error Modeling of MEMS Applied to GPS/INS Integrated Systems, Sensors, Department of Electronics and Telecommunications. Vol 40 9549-9588
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يتضمن البحث دراسة و تحليل تأثير كلاَ من الضجيج الحراري، و الضجيج الطلقي على حساسية المستقبل في نظام اتصال ضوئي رقمي، و يسلط الضوء على البارامترات التي تؤثر سلباً و إيجاباً على الحساسية، و قد تم استخدام اللغة البرمجية ماتلاب MATLAB لدراسة العلاقة بين حساسية المستقبل و معدل المعطيات، و أوضحت مدى أفضلية حساسية المستقبل المحدود بالضجيج الطلقي من المستقبل المحدود بالضجيج الحراري؛ حيث تكون الحساسية أفضل بحدود 30dB. كما قدمت الدراسة توضيحاً لأفضلية الكاشف الضوئي APD من ناحية الحساسية مقارنة مع الكاشف الضوئي PIN بسبب ربحه الداخلي، و ذلك عندما يكون الضجيج الحراري هو المهيمن، و لكن يفضل الـ PIN عندما يكون الضجيج الطلقي هو المهيمن. و تبين لنا من الدراسة تحسن حساسية مستقبل محدود بالضجيج الطلقي من أجل كفاءة كم أعلى و من أجل طول موجة أكبر، و لكنها تسوء للحصول على معدل خطأ أصغر. كما أظهرت تحسن حساسية مستقبل محدود بالضجيج الحراري بزيادة الاستجابية و بزيادة مقاومة الحمل، و لكنها تسوء بزيادة رقم الضجيج و كذلك من أجل معدل خطأ أصغر.
تعد الصناعات الغذائية من الصناعات المهمة و العريقة في سورية، و من أشهرها صناعة الألبان و الأجبان, و صناعة الكونسروة, و صناعة البسكويت و العصائر و غيرها من الصناعات الغذائية التي لا يمكن إحصاؤها بسبب سعة انتشارها في سورية. و تتميز مصانع الصناعات الغذا ئية بتنوع خطوط إنتاجها و آلاتها و تجهيزاتها. الهدف من هذا البحث هو دراسة الضجيج (Noise) الناتج عن الآلات في شركتي صناعات غذائية (شركة A لتصنيع البسكويت و العصائر الصنعية و شركة B لتصنيع الألبان و الأجبان)، و ذلك من خلال قياس مستويات الضجيج بمقياس معتمد، و مقارنة نتائج القياس بالمقاييس العالمية بهدف معرفة مستويات الضجيج التي يتعرض لها العاملون في المنشآت الصناعية و وضع الاقتراحات الضرورية لتخفيض هذه المستويات.
قام الباحث بتحليل الكفاءة التقنية لموانئ الحاويات, المكان الذي تلتقي فيه مختلف وسائل النقل في سلسلة النقل الدولي المتعدد الوسائط و تزداد هىميته مع ازدياد الاهتمام بنقل منتجات الاقتصاد العالمي بواسطة الحاويات, و قد طبق البحث على 61 ميناء حاويات في حوض البحر الأبيض المتوسط. و كانت متغيرات البحث من جهة المدخلات : عدد روافع الرصيف, طول الأرصفة, مساحة الميناء, و مف جهة المخرجات كانت : عدد الحاويات المتناولة عبر الميناء, أما المتغيرات الإضافية فكانت : جودة الطرق البرية و السكك الحديدية بالإضافة إلى مدى توفر و استخدام تكنولوجيا الاتصالات في العمليات. و قد طبق أسلوب التحليل الحدودي العشوائي في قياس الكفاءة و تحليل مؤثراتها. و خلص البحث إلى وجود علاقة إيجابية بين كفاءة موانئ الحاويات في حوض المتوسط و بين جودة شبكات طرق الترانزيت البرية و السكك الحديدية التي تصل ميناء الحاويات بالمناطق الخارجية, بالإضافة إلى العلاقة الايجابية مع مدى تطبيق الميناء و استخدامه لتكنولوجيا الاتصالات في العمليات التشغيلية.
تعد الصناعات النسيجية من الصناعات المهمة و العريقة في سورية، و هي قديمة منذ عهد بعيد، حيث اشتهرت منطقة بلاد الشام بها، و من أشهر أنواعها ( الدامسكو و البروكار ) التي انتشرت في أنحاء العالم، علماً أن هذه الصناعة هي محصلة لصناعات متعددة تبدأ من الغزل ث م النسيج و الصباغة و الخياطة للمنتج النهائي. تعد الصباغة أهم حلقة في هذه الصناعة لأنَّها تعطي المنتج رونقاً و تمايزاً يتماشى مع الأذواق المتعددة و تغيرات الموضة, و هي صناعة فنية و علمية دقيقة تحتاج إلى مهارات عالية و يد عاملة كبيرة نسبياً. إن الهدف من هذا البحث هو دراسة الضجيج (Noise) الناتج عن الآلات في ثلاث شركات للصباغة و تحضير الأقمشة من خلال قياس مستويات الضجيج بمقياس معتمد، و مقارنة نتائج القياس بالمقاييس العالمية لمعرفة سويات الضجيج التي يتعرض لها العاملون في المنشآت الصناعية و وضع الاقتراحات الضرورية لتخفيض هذه المستويات.
هدف هذا البحث هو دراسة تقريب مبسط من أجل تصميم مضخمات أولية نقل ممانعة منخفضة الضجيج باستخدام ترانزيستورات ثنائية القطبية من أجل المستقبلات الضوئية. اِشْتُقَّتِ الحلول التحليلية من أجل الانحياز الأمثلي و ضجيج تيار الدخل المكافئ. ثم أُنجزت الدراسة بإج راء مقارنة بين الدارات المصممة. حسِب ضجيج تيار الدخل المكافئ بإدخال المعاملات إلى و باستخدام برنامج مكتوب matlab باستخدام برنامج محاكاةmultisim من أجل كشف إشارة نبضية بعرض نبضة 30ns.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا