bakalářská práce

Zpracování digitálních signálů z interferometru

Text práce 4.54 MB Příloha 5.66 MB

Autor práce: Ing. Jakub Trličík

Ak. rok: 2010/2011

Vedoucí: Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D.

Oponent: Ing. Miloslav Čejka, CSc.

Abstrakt:

Bakalářská práce se zabývá zpracováním digitálního signálu formátu S/PDIF z interferometru Polytec OFV-5000, pomocí měřicí aplikace vytvořené ve vývojovém prostředí LabVIEW. V této práci je popsána teorie laserového měření vibrací a kódování digitálního signálu S/PDIF. Dále je představen systém pro měření vibrací Polytec a systém pro sběr dat National Instruments. Následuje popis vytvořené měřicí aplikace, rozdělen na tři části: dekódování signálu S/PDIF, sběr a zobrazení digitálních dat a sběr a zobrazení analogových dat pro porovnání s digitálním výstupem. V poslední části práce jsou uvedeny výsledky porovnání analogového a digitálního výstupu a zhodnocení dosažených výsledků.

Klíčová slova:

Měření vibrací, interferometr, S/PDIF, PXI-7811R, LabVIEW, FPGA

Termín obhajoby

14.06.2011

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student obhájil diplomovou/bakalářskou práci.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Elektrotechnika, elektronika, komunikační a řídicí technika (EEKR-B)

Studijní obor

Automatizační a měřicí technika (B-AMT)

Složení komise

doc. Ing. Zdeněk Němec, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Ludvík Bejček, CSc. (člen)
doc. Ing. Milan Chmelař, CSc. (člen)
Ing. Petr Petyovský, Ph.D. (člen)

Cílem bakalářské práce byla softwarová realizace rozhraní S/PDIF v hradlovém poli FPGA v měřicím systému PXI a následné porovnání výstupních signálů z laserového vibrometru dostupné v analogové (napěťové) a digitální (S/PDIF) podobě. Realizace S/PDIF rozhraní v hradlovém poli se předpokládala pomocí programování v prostředí LabVIEW s instalovaným FPGA modulem. Práce nenavazovala na předchozí projekt, student tedy měl na seznámení s problémem a vlastní řešení pouze jeden semestr.
Student zvládl jak implementaci rozhraní S/P DIF do hradlového pole v prostředí LabVIEW, tak i následné porovnání analogových a digitálních výstupních signálů z vibrometru. K implementaci rozhraní S/P DIF využil jako základ vzorový příklad, který důkladně pochopil a upravil k požadovanému účelu. Vytvořená aplikace pro sběr digitálních dat je funkční a je možno ji použít. Oceňuji zejména důkladný rozbor výsledného řešení SW implementace v hradlovém poli FPGA a dotažení práce do stavu, kdy bylo možné oba výstupy vibrometru porovnat.
Při vypracovávání bakalářské práce se student nesetkal s žádnými významnějšími problémy. Konzultací využíval pravidelně a v obvyklé míře. Práci doporučuji k obhajobě, navrhuji hodnocení výborně/A.
Kritérium hodnocení Známka Body Max. body
Splnění zadání A 47 50
Aktivita během řešení a zpracování práce (práce s literaturou, využívání konzultací, atd.) A 18 20
Formální zpracování práce A 18 20
Využití literatury C 7 10
Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 90
Zobrazit více

Známka navržená vedoucím: A

Cílem práce dle zadání mělo být porovnání vlastností výstupních dat z interferometru Polytec OFV-5000, předávaných jednak na analogovém výstupu, jednak na číslicovém optickém výstupu S/PDIF.
Zadání patří ke středně náročným. Student se měl seznámit s metodami bezkontaktního měření vibrací, dále se standardem S/PDIF, navrhnout komunikační kanál pro přenos dat do systému PXI a vytvořit potřebný software v prostředí LabVIEW s nadstavbou FPGA. Dále měl porovnat vlastnosti dat, získaných jak číslicovým, tak analogovým kanálem.
Práce je rozdělena do sedmi kapitol. Kapitola 2 se zabývá měřením vibrací s orientací na systém Polytec. Kapitola 3 popisuje standard S/PDIF, kapitola 4 se zabývá systémem National Instruments PXI s konkrétními moduly. Jádro práce je kapitola 5 – měřicí aplikace.  Je zde navrženo uspořádání měřicího systému a rozebrán způsob dekódování dat standardu S/PDIF s pomocí hradlového pole programovaného v LabVIEW FPGA. Vlastní program dekódování je převzatý z dostupného zdroje (literatura [10]), student rozebral jeho funkci a modifikoval pro stanovený účel. Dále je zde navržen a realizován sběr dat z analogového kanálu.
Kapitola 6 nazvaná Analýza naměřených dat dokumentuje naměřené výsledky na pěti grafech a jedné tabulce. Další naměřené výsledky jsou pak v příloze. Hodnotu této části snižuje ale to, že tisk není barevný a tak orientace v grafech je špatná. Dochází se zde závěru, že za určitých situací (např.na  rozsahu 10mm/s/V) jsou výsledky z číslicového kanálu horší než z analogového. Toto ale bohužel student nedokázal vysvětlit. Závěr pak uvádí další možnosti využití realizované aplikace. 
Zhodnocení: Zadání je splněno, práce je napsaná přehledně a neobsahuje chyby. Student měl komplikovanou situaci v tom, že výrobce Polytec neuvádí bližší specifikaci digitálního výstupu (např. význam „User dat“, "Validity bitu" atd). Toto student v práci neřeší. Měl však kontrolovat správnost dat alespoň na paritu. Méně přehledné jsou předložené grafy. Vysvětlení horších vlastností digitálního kanálu je pro studenta obtížné, protože výrobce nedává všechny podklady k dispozici – výstup S/PDIF využívá jen pro své účely. Student prací prokázal znalosti a schopnosti na úrovni Bc. studia, doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka Body Max. body
Splnění požadavků zadání A 18 20
Odborná úroveň práce A 45 50
Interpretace výsledků a jejich diskuse B 16 20
Formální zpracování práce A 9 10
Otázky k obhajobě:
  1. 1/ Jak je řešen převod z optického signálu S/PDIF na elektrický pro vstup do DIO modulu?
  2. 2/ Vysvětlete a upřesněte 1. odstavec na straně 36 Vaší práce!
  3. 3/ Zkoušel jste Vaše řešení na uměle generovaných datech (např. ze zvukové karty PC) a s jakým výsledkem ?
  4. 4/ S jak velkým objemem dat pracujete při spektrální analýze analogového a číslicového signálu?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 88
Zobrazit více

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová