Download
1 / 23
230 likes | 405 Views
הטכניון מ.ט.ל. הפקולטה להנדסת חשמל המעבדה למערכות ספרתיות מהירות שם הפרויקט: מערכת תקשורת סיסמית מספר פרויקט: D08112 מצגת סיום סטודנטים : מוסטפא כיאל 301206355 גיהאד נדאף 301456562 מנחה : יוסי היפש. ערוץ תקשורת סיסמי-אקוסטי מתחת פני האדמה.
E N D
הטכניון מ.ט.ל. הפקולטה להנדסת חשמל המעבדה למערכות ספרתיות מהירות שם הפרויקט: מערכת תקשורת סיסמיתמספר פרויקט: D08112 מצגת סיום סטודנטים : מוסטפא כיאל 301206355 גיהאד נדאף 301456562 מנחה : יוסי היפש
ערוץ תקשורת סיסמי-אקוסטי מתחת פני האדמה. בפרויקט זה אנו נבחן שימוש באדמה כערוץ תקשורת בין אנשים שנצאים בתוך האדמה בעומק של מאות מטרים לבין פני השטח . התקשורת צריכה להיות באופן אל-חוטי .
ערוץ תקשורת סיסמי-אקוסטי מתחת פני האדמה.
איפה זה קיים ? בטבע חיות רבות משתמשות בתקשורת סיסמית כדי להתריע מפני סכנות . למשל פילים מיצרים רעשים סיסמיים אשר נעים בתוך האדמה למרחק של עשרות קילומטרים. פילים אחרים יכולים לקלוט הפרעה זו באמצעות גושים שומניים שיש להם ברגליים. וכך בעצם נוצרת בינם תקשורת .
מערכת דומה - סונאר • בתקשורת בתוך המים אנו מתיחסים לגלי קול שמתפשטים במים ולאינטרקציה בין גלים אלה לבין המים ושפתה (אוויר, קרקעית ים).
מהירות הקול, צפיפות ואמפדנס: הקשר בין מהירות הקול לבין אורך הגל והתדירות f הוא : • האיפדנס האקוסטי האופייני של התווך מוגדר ע"י: כאשר צפיפות החומר שממנו מוכב התווך
החזרה ופיזור של גלי הקול: ההפרש הגדול בין האימפדנס האקוסטי של המים לבין זה של האוויר (יחס של כ- 3600) ובין צפיפות המים לצפיפות האוויר גורם לכך שפני המים מתפקדים כמחזיר מושלם לגלי הקול שפוגעים בפני המים. באופן דומה, גם ברקעית הים יש החזרה אך מכיוון שקרקעית הים מורכבת מכמה שכבות של חומרים קיים גם פיזור של גלי הקול המוחזרים .
סימולציה של גלי קול המתפשטים בתוך האוקיאנוס.
איך מתבצעת הקליטה של האות? הידרופון (Hydrophone) הוא מיקרופון המיועד לשימוש מתחת למים למטרות הקלטה והאזנה לקול תת-מימי. מרבית ההידרופונים מבוססים על מתמר פייזואלקטרי אשר מייצר חשמל בתגובה ללחץ משתנה. מתמרים פייזואלקטריים אלו יכולים להמיר אות קולי לאות חשמלי מכיוון שקול מתבטא בשינויי לחץ.
ערוץ תקשורת סיסמי-אקוסטי מתחת פני האדמה. גלים סיסמיים הם הפרעות מכאניות שמתפשטות בכדור הארץ במהירות המושפעת מהעכבה האקוסטית של המדיום שבו הם מתפשטים
ערוץ תקשורת סיסמי-אקוסטי מתחת פני האדמה. • בדומה למים גם לאדמה יש אימפדנס אקוסטי שמשפיע על האות שעובר דרך האדמה . • הבעיה בתקשורת ססמית בתוך האדמה זה שהאדמה מוכבת מכמה שכבות , לכן קיימים כמה משטחי אי-רציפות בדרכו של האות ובכל משטח יש גל עובר וגל חוזר. כמו כן כיוון ההטפשטות של הגל משתנה .
המיקרופון Geophone ה – Geophone הוא סוג של מיקרופון שממיר תנודות באדמה למתח חשמלי, שיירשם בתחנת הקלטה. הסטייה של המתח הנמדד ממתח הייחוס נקראת התגובה הסיסמית וממנה אפשר לנתח את המבנה של האדמה. ה – Geophone הוא התקן פאסיבי שלא צריך מקור אנרגיה.
אופן פעולה: בתוך ה – Geophone יש סליל שמלופף סביב מסה . המסה תלויה באמצעות קפיץ ונמצאת בין דפנותיו של מגנט. כאשר יש תנועות באדמה המסה נשארת במקומה ולא זזה בגלל חוק ההתמדה של ניוטון. לעומת זאת, המגנט שמוצמד לאדמה זז מעלה ומטה מסביב למסה העומדת וכך נוצר שדה מגנטי אשר משרה מתח חשמלי
מערך של גיאופונים בגלל אי הרציפות בתווך קיים פיזור של האות הסיסמי והוא לא יגיע בדיוק איפה שכוונו אותו . לכן משתמשים במערך של גיאופונים שנפרסים על פני שטח גדול כדי להבטיח קליטה של האות.
הצורך בתיאום אימפדנסים. בגלל הפרש הצפיפות בין האדמה לבין האוויר קיים צורך בתיאום אימפדנסים כדי להבטיח העברת אנרגיה מירבית מהאדמה למיקרופון.דבר דומה אפשר למצוא במערכת האולטרא סאונד ברפואה.שם משתמשים בג'ל לתיאום בין המבחנה לגוף האדם.
מערכת האולטראסאונד ברפואה בתוך המבחנה יש גבישים העשויים מקוורץ. גבישים אלה מתחילים לשנות צורה בצורה מהירה ולעשות תנודות מהירות כאשר מופעל מתח ולפי התנודות שלהם נפלטים גלי הקול , ובאותה צורה כאשר מתקבלים גלי קול שמפעילים לחץ על גבישים אלה הם מתחילים לייצר זרם חשמלי לכן אותם גבישים משומשים ליצירת וקליטת גלי קול . גודל המבחינה וצורתה הם אלה שמגדירים את "שדה הראייה" שלה , ותדירות פליטת גלי הקול קובעת את עומק החדירה ואת רזולוציית הצורה.
תיאום אימפדנסים באופן כללי, כדי להעביר אנרגיה מקסימאלית בין שני תווכים עושים תיאום אימפדנסים בעזרת תווך שלישי באמצע. ג'ל האולטראסאונד עוזר בתיאום האימפדנס בין המבחינה לבין גוף האדם להעברת וקליטת גלי הקול באופן מושלם ליצירת תמונה מדויקת למצב
סיכום ומסקנות • בחנו האפשרות להעביר מידע בין שתי תחנות תקשורת (באופן אלחוטי) , אחת בתוך האדמה בעומק של מאות מטרים והשנייה על פני השטח • בגלל השוני שיש בין האימפדנס האקוסטי של האוויר לבין האיפדנס האקוסטי של החומר שמורכבת ממנו האדמה קיים צורך בתיאום אימפדנסים • התכונות הפיזיות של האדמה מקשות על תקשורת בין התחנות , האחת מהן היא שהאדמה מורכבת מחומרים שונים , בעלי אימפדנסים אקוסטיים שונים ,מה שגורם להחזרות ודילול האותות המתקדמים לעבר המקור .
סיכום ומסקנות • בשוק קיימים מיקרופונים שמתאימים לקליטת אותות סיסמיים ואקוסטיים מהאדמה כמו הגיאופון שמשתמשים בו לגילוי נפט וגז וההידרופון שמיועד לקליטת אותות אקוסטיים בתוך המים . • קיימת בעיה נוספת בקיום התקשורת הסיסמית האלחוטית והיא קיום הרבה רעשים סיסמיים הנוצרים על ידי רכבות מכוניות וכדומה
