نشریه صوت و ارتعاش
پیاپی 12 (پاییز و زمستان 1396)

انتقال انرژی آکوستیک روشی از انتقال انرژی بدون تماس است که در آن از امواج فراصوتی برای انتقال انرژی بی سیم استفاده می شود. از مزایای این روش نسبت به روش های مبتنی بر امواج الکترومغناطیسی به خصوص روش القاء مغناطیسی می توان به سه مورد اشاره کرد: برای زمانی که فاصله ی بین گیرنده و فرستنده نسبت به ابعاد آنها بزرگ تر باشد مناسب است، محدوده ی فرکانسی استفاده شده پایین تر است و تلفات انتقال کمتر می باشد. تحقیقات انجام شده در این حوزه در دو بخش انتقال توان بالا و انتقال توان پایین تقسیم بندی شده است. در حوزه ی انتقال توان بالا، بخش عمده ی پژوهش ها به استفاده از محیط فلزی برای انتقال انرژی با توان بالا و انتقال داده با نرخ بالا متمرکز است. در حوزه ی انتقال توان پایین، بخش عمده ی پژوهش ها مربوط به تامین توان مورد نیاز کاشتینه های[i] پزشکی است که داخل بدن موجودات زنده قرار می گیرد. در این مقاله به تحقیقات انجام شده در مورد سیستم های انتقال انرژی بی سیم مبتنی بر امواج آکوستیک با محوریت سیستم های انتقال توان پایین، کاربرد و روند تکمیل و توسعه ی آنها پرداخته شده است.

گیاهان دارویی به عنوان یکی از مهم ترین منابع اولیه برای تهیه مواد آرایشی، عطرسازی، ترکیبات طعم دهنده، رنگ ها و همچنین در تهیه دارو حائز اهمیت می باشند. نیاز مداوم جامعه بشری به استخراج ترکیبات موثر گیاهی سبب انجام پژوهش های گسترده ای در زمینه ی معرفی فرایند استخراجی کارآمدتر و اقتصادی تر شده است. برای استخراج این ترکیبات فعال گیاهی روش های عصاره گیری متنوعی وجود دارد. روش های سنتی دستیابی به ترکیبات طبیعی گیاهان مثل تقطیر آبی یا بخار آب و استخراج با حلال آلی معایبی مانند اتلاف ترکیبات فرار، بازده کم، زمان استخراج طولانی، تخریب ترکیبات غیر اشباع و باقی ماندن حلال سمی را به دنبال دارد. از این رو روش های نوینی برای استخراج عصاره از گیاهان دارویی ابداع گردیده اند. انتخاب یک روش موثر در استخراج ترکیبات فعال به شاخص های مختلفی از جمله نوع گیاه، حلال مورد استفاده، سازگاری با محیط زیست، محدودیت در دما، زمان، هزینه و سایر عوامل می تواند بستگی داشته باشد. در این مطالعه سعی شده است تا با معرفی و مقایسه مزایا و معایب چهار روش جدید شامل استخراج به کمک فراصوت[i]، استخراج به کمک ماکروویو[ii]، استخراج به کمک سیال فوق بحرانی[iii] و استخراج به کمک حلال پرشتاب[iv] در زمینه استخراج ترکیبات موثر گیاهی به ویژه گیاهان دارویی اطلاعات لازم برای تصمیم گیری بهتر محققین در این زمینه فراهم گردد. هر روش استخراج، عملکرد متفاوتی دارد و ترکیب های مختلفی در عصاره حاصل می شود و باید درنظر داشت که عملکرد بالا در عصاره حاصله به معنای عملکرد بالای ترکیبات مورد نظر در عصاره نمی باشد. لذا با درنظر گرفتن مزایا و معایب مختص هر روش و شاخص های مذکور و همچنین درنظر داشتن محدودیت هایی از جمله هزینه های محاسباتی، اتلاف ترکیبات فرار و احتمال از بین رفتن ترکیبات حساس به دما محقق بایستی روش بهینه را متناسب با شرایط آزمایش خود برگزیند.

در بازار رقابتی امروز، نگهداری و تعمیرات یک ابزار استراتژیک به شمار می آید. در خوشبینانه ترین حالت تنها 20% ماشین ها به عمر طراحی شده می رسند. بنابراین لازم است در نحوه استفاده از یک روش نگهداری، کمی متفکرانه عمل نمود. پایش وضعیت، نوعی نگهداری و تعمیرات است که در آن تجهیزات دوار مورد پایش قرارگرفته و با تحلیل داده های جمع آوری شده، سعی در تشخیص و پیشگیری رشد عیب و علت ازکارافتادگی تجهیزات دارد. ماهیت پایش وضعیت به خوبی توسط بسیاری از کارخانه ها پذیرفته شده و در نقش کلیدی آن جهت کاهش هزینه ها تردیدی نیست. در مقاله حاضر با بهره گیری از روش آنالیز ارتعاشات به بررسی، تشخیص و رفع منشاء ارتعاشات پمپ های آب گرم مورد استفاده در مجتمع فولاد احیاء پرداخته شده است.

بلبرینگ ها یکی از پر استفاده ترین قطعات موتورها می باشند که به دلیل چرخش دائمی زودتر از بقیه قطعات دچار خرابی می شوند و بدین خاطر تحقیقات وسیعی بر روی پایش سلامت بلبرینگ های موتورهای القایی انجام شده است. عیوب بلبرینگ ها معمولا از نوع محلی هستند که در حلقه داخلی، خارجی، ساچمه ها یا قفسه ایجاد می شوند. به همین علت از سیگنال ارتعاشی برای پایش سلامت بلبرینگ ها استفاده می شود. همچنین در این پژوهش عیب یابی ورق های کامپوزیت با استفاده از پردازش سیگنال ارتعاشی و روش های مبتنی بر هوش مصنوعی نیز صورت گرفته است. سیگنال های ارتعاشی از ورق های کامپوزیتی سالم و دارای عیب گرفته شده و با استفاده از روش های مختلف پردازش سیگنال حوزه زمان- فرکانس تعدادی ویژگی از این سیگنال ها استخراج شده است. سپس موثرترین ویژگی ها که حاوی اطلاعات بیشتری از ورق های کامپوزیتی می باشند به عنوان ورودی به سیستم های مختلف طبقه بندی داده شده است که خروجی آنها نشان دهنده نوع و شدت عیب می باشد. نتایج به دست آمده نشان دهنده برتری روش انفیس[i] از نظر درصد دقت می باشد درحالی که این روش بیشترین مدت زمان اجرا را در تعداد اجراهای برابر دارد. درصورتی که روش پیشنهادی XCS بهبود یافته است، درصد دقت نسبتا کمتری نسبت به انفیس دارد، ولی مدت زمان اجرای کمتری را (در تعداد اجرای برابر نسبت به روش فوق) به خود اختصاص می دهد.

قطعات موسیقی از نت هایی با فواصل موسیقایی گوناگون تشکیل می شوند. فاصله ی موسیقایی[i] بین دو نغمه[ii] چیزی نیست مگر اختلاف در زیرایی[iii] آنها. پس زیرایی مشخصه ای است که باید آن را اندازه گرفت. کمیتی که برای سنجش زیرایی معرفی شده است نواک[iv] نام دارد. متخصصان اکوستیک روانی[v]، نواک را با یکای مل[vi] می سنجند اما این یکا برای موسیقی دانان کاربرد ندارد. موسیقی دانان نت ها را برحسب یکای هرتز، که یکای کمیت فیزیکی بسامد است، شناسایی می کنند و اختلاف نواک بین آنها یا همان فواصل موسیقایی را برحسب یکاهایی مانند هنگام[vii]، پرده[viii]، نیم پرده[ix]، و سنت[x] می سنجند. یکاهای مل، هنگام، پرده، و سنت با یکای بسامد یعنی هرتز ارتباط دارند. در این مقاله ارتباط بین یکای اکوستیک روانی نواک، یکاهای فواصل موسیقایی، و یکای هرتز تشریح می شود.

مطالعه رفتار دینامیکی و ارتعاشی چرخ دنده ها به منظور کنترل ارتعاش، نوفه و پایش وضعیت بسیار اهمیت دارد. سفتی درگیری[i] یکی از مهم ترین عوامل تحریک ارتعاشی در سیستم چرخ دنده است و تحقیقات زیادی جهت تخمین آن انجام شده است. سفتی درگیری تحت اثر انعطاف پذیری دندانه ها و با تغییر موقعیت خط تماس، به صورت تناوبی تغییر می کند. سفتی درگیری به سه روش تحلیلی، تجربی و عددی محاسبه می شود. کاربرد روش های تجربی محدود و دقت آنها مناسب نیست. اکثر روش های تجربی، سفتی درگیری را در حالت استاتیکی اندازه گیری می کنند. دقت روش های تحلیلی و المان محدود به دقت مدل هندسی وابسته است. به دلیل پیچیدگی منحنی اینولوت دندانه، ایجاد یک مدل هندسی دقیق بسیار سخت است. این مقاله تحقیقات مرتبط با تخمین سفتی درگیری را مرور می کند و عوامل موثر بر آن را معرفی می نماید.

در روش فراصوت لیزری (تولید امواج فراصوت توسط لیزر) از حسگرهای نوری برای ثبت امواج فراصوت تولید شده بهره گرفته می شود. با توجه به اینکه حساسیت این حسگرها در مقایسه با آرایه های پیزوالکتریکی که در تصویربرداری فراصوت تماسی به منظور ثبت امواج فراصوت مورد استفاده واقع می شود، کم است، در نتیجه تصویر خروجی حاصل از این روش از کنتراست پایینی برخوردار می باشد. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت و کنتراست تصویر خروجی حاصل از روش فراصوت لیزری، از تکنیک های پردازش سیگنال آرایه ای (فیلتر تطبیقی) استفاده شده است. به منظور ارزیابی کمی میزان بهبود فیلتر تطبیقی، از دو معیار فاکتور تمایز و مشتق تغییرات جانبی در وسط عیب استفاده شد. بررسی معیار فاکتور تمایز اثبات کننده این حقیقت است که روش پیشنهادی توانسته حدود 50% سیگنال به نویز را نسبت به حالت عدم بهره گیری از فیلتر تطبیقی بهبود دهد. از مقایسه معیار مشتق تغییرات جانبی در وسط عیب، قابل نتیجه گیری است که روش پیشنهادی توانسته لبه های عیب را به طور میانگین 2/54% بهتر از حالت عدم استفاده از تکنیک های پردازش سیگنال آرایه ای بازیابی کند.

امروزه با پیشرفت صنعت، کمتر از روش های تحلیلی و تقریب های مهندسی در مسائل پیچیده صنعتی استفاده می شود. از این رو حل مسائل صنعتی هر روز بیش از پیش خود را وابسته به روش های حل عددی همچون روش اجزای محدود می بیند. نرم افزار آباکوس[i] بسیاری از نقاط ضعف و اشکالات نرم افزارهای اجزای محدود دیگر را ندارد و سهولت در استفاده، مدل سازی قوی، دقت و سرعت بالای تحلیل، آن را به یک نرم افزار ممتاز تبدیل کرده است.
جایگاه ویژه آباکوس در تحلیل مسائل مهندسی، کاربران را علاقه مند به آشنایی با روند انجام کار با این نرم افزار کرده است. از طرفی لازم است تا متخصصین با اصول اولیه و کاربردی آن آشنا شوند، لذا در دسترس بودن روش انجام مدل سازی در مثال های ارتعاشی به بیان ساده حائز اهمیت است. این مطالعه قصد دارد، روش انجام مدل سازی فوم نشستگاه صندلی ماشین های در حال ارتعاش و روش تحلیل ارتعاشی را با نرم افزار آباکوس بیان کند. در این راستا مراحل انجام مدل سازی با abq6134 شرح داده شده است.
مدل سازی به روش اجزای محدود علاوه بر کم کردن هزینه های آزمایش تجربی، امکان بررسی شرایط مختلف را ایجاد می کند. همچنین خطای آزمایش ها حذف شده و دقت عملیات جبری افزایش می یابد. از این رو اغلب آزمایش های پرهزینه شبیه سازی شده و پس از اعتبارسنجی اولیه و تایید مدل مورد نظر، تحلیل های مکانیکی، ارتعاشی، دینامیکی و حرارتی به کمک نرم افزار با دقت بالا انجام می شود.

امروزه استفاده از امواج فراصوت با توجه به اثرات موثر آن در نگهداری و فرایند مواد غذایی رو به گسترش است. از این امواج برای تشخیص، اندازه گیری و به عنوان کمک فرایند در کنار سایر فرایندهای مواد غذایی استفاده می شود. در این مقاله مهم ترین کاربردهای فراصوت در مواد غذایی (استخراج ترکیبات، غیرفعال سازی میکروارگانیسم ها، کاربرد در کشاورزی و...) و همچنین تاثیر آن به عنوان یک روش غیرتخریبی در بهبود کیفیت فراورده های سوخاری، بررسی و تحلیل شده است.

در کاربردهای صنعتی، پایش وضعیت و عیب یابی بیرینگ ها از اهمیت زیادی برخوردار است. تحلیل ارتعاشی، انتشار صدا، دمانگاری و تحلیل روانکار از جمله روش های تشخیصی جهت شناسایی عیوب بیرینگ ها می باشند. یکی از قابل اطمینان ترین روش ها جهت عیب یابی تجهیزات دوار، مطالعه بر روی سیگنال ارتعاشی می باشد. تاکنون روش های مختلفی جهت عیب یابی بیرینگ های غلتشی توسط سیگنال های ارتعاشی در حوزه زمان ارائه شده است. بیشتر روش های سری زمانی، پیچیده و سیگنال های استخراجی تحت تاثیر نویز می باشند. تحلیل طیف تکین[i] که به عنوان یک تکنیک جدید و کارآمد در زمینه تحلیل سری های زمانی مطرح می باشد به لحاظ اجرا آسان و مصون از نویز می باشد. در این روش سیگنال ارتعاشی اصلی هر یک از عیوب بیرینگ غلتشی به مولفه های اساسی تجزیه می شوند، که پس از انتخاب تعدادی از مولفه ها و بازسازی سیگنال ارتعاشی، مشخصه های آماری در حوزه زمان از سیگنال بازسازی شده استخراج می شوند. این مشخصه ها به عنوان ورودی های شبکه عصبی مصنوعی[ii] جهت تشخیص و طبقه بندی عیوب بیرینگ ها اعمال می گردد. خروجی های شبکه عصبی، عیوب بیرینگ ها هستند که با انتخاب تعداد مناسب نرون های لایه پنهان (لایه میانی)، حداکثر دقت در تشخیص عیوب حاصل می شود. نتایج، پیاده سازی موفق و کارآمد تحلیل طیف تکین در عیب یابی بیرینگ های غلتشی با کمترین خطا را نشان می دهد.