دورة Signal Processing و Data Acquisition

الدرس 1 • مصادر الضوضاء والاعتبارات البيئية التي تؤثر على سعة الإشارة (الضوضاء الكهربائية، التركيب، الحرارة)

يحلل هذا القسم كيف تغير الضوضاء الكهربائية والميكانيكية والبيئية سعة إشارة الاهتزاز. يقيم المتعلمون التأريض، والكابلات، والتركيب، وتأثيرات الحرارة، ويصممون استراتيجيات التخفيف لحفظ معلومات التشخيص.

الدرس 2 • ترجمة التسارع إلى إخراج المستشعر: حساسية مقياس الاهتزاز، الوحدات (g وm/s^2)، وأمثلة على نطاق الجهد المتوقع

يربط هذا القسم التسارع الفيزيائي بإخراج مقياس الاهتزاز. يراجع الطلاب الحساسية بـmV/g، وتحويل الوحدات بين g وm/s²، وعرض نطاق المستشعر، ويحسبون نطاقات الجهد المتوقعة لمستويات الاهتزاز الصناعية النموذجية ونطاقات الاقتناء.

الدرس 3 • النطاقات الترددية النموذجية والسعات: قيم تجريبية لنطاق 10 هرتز–5 كيلوهرتز مع 2–3 مصادر أدبية أولية للاستشارة

يعرض هذا القسم النطاقات الترددية النموذجية والسعات للاهتزاز في المحركات الصناعية، مع التركيز على نطاق 10 هرتز–5 كيلوهرتز. يفسر الطلاب الطيفات التجريبية، ويقارنون ظروف التشغيل، ويستشيرون الأدبيات الرئيسية للتحقق من افتراضات التصميم.

الدرس 4 • تحديد التسارع الأدنى القابل للكشف والنطاق الديناميكي المطلوب لكشف الأعطال

يحدد هذا القسم التسارع الأدنى القابل للكشف والنطاق الديناميكي المطلوب لكشف أعطال المحرك. يربط المتعلمون مستوى ضوضاء المستشعر، ودقة المحول التمثيلي الرقمي، وحظر التحميل بتوقيعات الأعطال، ويحددون سلسلة الاقتناء للتشخيص الموثوق.

الدرس 1 • تشغيل المستشعرات بالطاقة والتحيز: اعتبارات أحادي التغذية مقابل ثنائي التغذية واحتياجات التحويل المستوي

يقارن هذا القسم تشغيل الطاقة أحادي التغذية والثنائي للمستشعرات، ويشرح استراتيجيات التحيز، ويظهر متى يلزم التحويل المستوي ليبقى إخراج مقياس الاهتزاز ضمن حدود إدخال المحول التمثيلي الرقمي عبر النطاق الديناميكي الكامل.

الدرس 2 • تأثيرات التركيب الميكانيكي والاقتران والترتيب على السعة المقاسة ومحتوى التردد

يستعرض هذا القسم كيف يغير صلابة التركيب، والتوجيه، ومسارات الاقتران السعة المقاسة ومحتوى التردد. ستتعلمون تجنب الرنين، وتقليل أخطاء المحور العرضي، وتصميم تركيبات مستشعرات متكررة وقوية.

الدرس 3 • حساب نطاق جهد المستشعر المتوقع من أقصى التسارعات واختيار نطاق الإخراج (أمثلة حسابية لأنظمة 0–5 فولت و±2.5 فولت)

يظهر هذا القسم كيفية حساب جهود المستشعر المتوقعة من أقصى التسارعات باستخدام الحساسية، ثم اختيار نطاقات الإخراج المناسبة لأنظمة 0–5 فولت و±2.5 فولت. أمثلة عملية تربط مستويات g، وmV/g، ونطاقات المحول التمثيلي الرقمي الكاملة.

الدرس 4 • كيفية قراءة بيانات الشركة المصنعة: الحساسية (mV/g)، عرض النطاق، كثافة الضوضاء، التحيز/الإزاحة الصفرية، وعدم مقاومة الإخراج

يعلم هذا القسم كيفية قراءة بيانات شركات مقاييس الاهتزاز، مع التركيز على الحساسية، وعرض النطاق، وكثافة الضوضاء، والتحيز/الإزاحة الصفرية، وعدم مقاومة الإخراج. ستتعلمون ترجمة هذه المعاملات إلى قيود تصميم DAQ قابلة للاستخدام.

الدرس 1 • هياكل المحول التمثيلي الرقمي: SAR، دلتا-سيجما، والتجارات التقريبية التتابعية لإشارات الاهتزاز

يقارن هذا القسم هياكل المحول التمثيلي الرقمي SAR ودلتا-سيجما لبيانات الاهتزاز. ستدرس الزمن المتأخر، وتشكيل الضوضاء، وعرض النطاق، وتعقيد الواجهة لاختيار أفضل هيكل محول لنظام القياس الخاص بكم.

الدرس 2 • اختيارات تردد العينة العملية (مثل 12 كيلو ع/ث، 25 كيلو ع/ث، 48 كيلو ع/ث) مع تبرير عددي

نستعرض معدلات العينة الشائعة مثل 12 كيلو عينة/ثانية، 25 كيلو عينة/ثانية، و48 كيلو عينة/ثانية. ستحسبون عرض النطاق القابل للاستخدام، ونسب الاستعراف الزائد، ومعدلات البيانات، وتتعلمون كيف توجه قيود التطبيق والمعايير اختيار التردد النهائي للعينة.

الدرس 3 • اختيار دقة المحول التمثيلي الرقمي: ضوضاء التكميم، صيغ نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، عدد البتات الفعال (ENOB) واختيار الخيارات 12-، 16-، أو 24-بت بناءً على النطاق الديناميكي

يشرح هذا القسم كيف يحدد دقة المحول التمثيلي الرقمي ضوضاء التكميم وSNR. ستستخدمون صيغ SNR، وENOB، وحسابات النطاق الديناميكي لتقرير متى تكون المحولات 12-، 16-، أو 24-بت مبررة لقياسات الاهتزاز.

الدرس 4 • واجهة المحول التمثيلي الرقمي العملية: مطابقة نطاق الإدخال، اعتبارات عينة-واحتفظ، تعدد القنوات المتعددة، وتأثيرات اهتزاز توقيت العينة

يغطي هذا القسم كيفية واجهة الإشارات الحقيقية مع المحولات التمثيلية الرقمية. ستتعلمون مطابقة نطاقات الإدخال، وفهم سلوك عينة-واحتفظ، وإدارة القنوات المتعددة، وتقييم كيف يؤثر اهتزاز ساعة التوقيت والتخطيط على دقة العينة.

الدرس 1 • أهداف تصميم مرشح مكافحة التمويه مع معدل العينة المختار والنطاق المفيد (نطاق الانتقال، أهداف التخفيف في نطاق التوقف)

يحدد هذا القسم أهداف مرشح مكافحة التمويه من معدل العينة وعرض النطاق المفيد. ستحددون تموج النطاق المروري، ونطاق الانتقال، والتخفيف في نطاق التوقف، ثم تربطون هذه الأهداف بترتيب المرشح ونوع الاستجابة.

الدرس 2 • التضخيم والتحويل المستوي: اختيار مضخم الأجهزة، تهيئة الكسب لاستخدام نطاق المحول التمثيلي الرقمي الكامل، ودوائر الإزاحة/التحيز لمدخلات المحول التمثيلي الرقمي أحادية التغذية

يغطي هذا القسم اختيار مضخم الأجهزة، وتصميم الكسب والتحويل المستوي، والتحيز للمحولات التمثيلية الرقمية أحادية التغذية. التركيز على تعظيم دقة المحول التمثيلي الرقمي مع الحفاظ على نزاهة الإشارة وتقليل الضوضاء والتشوه.

الدرس 3 • قضايا التنفيذ العملية: تفاوتات المكونات، حماية الإدخال، تخطيط مرشح مكافحة التمويه، والتأريض لتقليل التقاط الضوضاء

نعالج قضايا التنفيذ الحقيقية مثل تفاوتات المكونات، وشبكات حماية الإدخال، وتخطيط لوحة الدارات المطبوعة لمرشحات مكافحة التمويه، واستراتيجيات التأريض التي تقلل التقاط الضوضاء، والتداخل العرضي، والحساسية للتداخل.

الدرس 4 • اختيارات هيكل المرشح: سلبي مقابل نشط، بتروورث، بيسل، وشيبيشيف تجارات للطور، التأخير الجماعي، والانحدار

هنا نقارن هياكل المرشحات السلبية والنشطة ونراجع استجابات بتروورث، وبيسل، وشيبيشيف. ستتعلمون كيف تؤثر تجارات الطور، والتأخير الجماعي، والانحدار على دقة المجال الزمني وقمع التمويه.

الدرس 1 • واجهات نقل البيانات: احتياجات التدفق الخام واختيار USB، UART/RS-232، SPI، أو Ethernet مع أمثلة حسابات البود/المعدل

يقارن هذا القسم الواجهات الرقمية الشائعة لاقتناء البيانات. ستتعلمون تقدير التدفق الخام، وتحويل معدلات البود إلى حمولة قابلة للاستخدام، واختيار USB، أو UART، أو SPI، أو Ethernet لاحتياجات العينة والقناة المحددة.

الدرس 2 • استراتيجيات التخزين المؤقت والتخزين على الجهاز: مخزن RAM، تسجيل بطاقة SD، مخازن دائرية للمراقبة المستمرة

نستعرض كيف تدعم الذاكرة والتخزين على الجهاز الالتقاط الموثوق. ستصممون مخازن RAM، ومخازن دائرية، ومخططات تسجيل بطاقة SD التي تمتص الانفجارات، وتخفي الزمن المتأخر، وتمنع فقدان البيانات تحت أحمال متغيرة.

الدرس 3 • حساب عدد العينات لكل تسجيل وحجم البيانات: أمثلة لمعدلات عينة مختلفة، مدد، وعمق بت (تقديرات حجم البايت)

هنا نستمد عدد العينات وحجم الملفات من معدل العينة، والمدة، وعمق البت. ستتدربون على حساب البايتات لكل عينة، ومعدلات البيانات متعددة القنوات، واحتياجات التخزين لمهام اقتناء المستشعرات والصوت النموذجية.

الدرس 4 • قيود الطاقة والتوقيت: البث في الوقت الحقيقي مقابل التحويل الدفعي، طوابع زمنية العينات، واعتبارات التزامن

يركز هذا القسم على حدود التوقيت والطاقة في أنظمة الاقتناء. ستقارنون البث في الوقت الحقيقي مع التحويلات الدفعية، وتصممون مخططات الطوابع الزمنية، وتتعاملون مع التزامن بين المستشعرات، والساعات، وأنظمة المضيف.

الدرس 1 • استخراج الميزات في المجالات الزمنية والترددية: RMS، معامل الذروة، تردد الذروة، نسب طاقة النطاق، الكورتوسيس، وأساسيات تحليل المغلف

يشرح هذا القسم الميزات الرئيسية في المجالين الزمني والترددي لكشف الأعطال، بما في ذلك RMS، ومعامل الذروة، وتردد الذروة، ونسب طاقة النطاق، والكورتوسيس، وتحليل المغلف الأساسي، مع إرشادات التفسير والمتانة العددية.

الدرس 2 • قواعد الكشف البسيطة والعتبات: عتبات طاقة النطاق، هستيريسس الإنذار، التعلم الأساسي والعتبات التكيفية

يقدم هذا القسم قواعد كشف بسيطة لكنها فعالة. يشرح عتبات طاقة النطاق، وهستيريسس الإنذار لتجنب الثرثرة، والتعلم الأساسي من البيانات الصحية، والعتبات التكيفية التي تتبع التغييرات البطيئة مع الحساسية للأعطال.

الدرس 3 • ما قبل المعالجة: إزالة DC، النوافذ، وتصفية مكافحة التمويه الرقمية (FIR/IIR) مع معاملات المرشح الموصى بها

يوضح هذا القسم خطوات ما قبل المعالجة قبل التحليل، بما في ذلك إزالة DC، واستراتيجية النوافذ، ومرشحات مكافحة التمويه الرقمية (FIR/IIR). إرشادات تصميم FIR وIIR، والنطاق المروري، ونطاق التوقف، وأحزمة الانتقال مع خيارات معاملات عملية.

الدرس 4 • التنفيذ العملي: شيفرة وصفية لخط أنابيب المعالجة، تقديرات تكلفة الحوسبة، واعتبارات المعالجة المضمنة مقابل PC

يركز هذا القسم على تنفيذ خط أنابيب المعالجة. يقدم شيفرة وصفية مهيكلة، وتقديرات تكلفة الذاكرة والمعالج المركزي، ويقارن خيارات التصميم والتحسينات للمتحكمات الدقيقة المضمنة مقابل المعالجة القائمة على PC أو الخادم.