Bachelor's Thesis

Processing of digital signals from interferometer

Final Thesis 4.54 MB Appendix 5.66 MB

Author of thesis: Ing. Jakub Trličík

Acad. year: 2010/2011

Supervisor: Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Miloslav Čejka, CSc.

Abstract:

Abstract
This bachelor thesis deals with the S/PDIF digital signal processing from interferometer Polytec OFV-5000, by measurement application created in LabVIEW. This paper describes the theory of laser vibration measurement and encoding S/PDIF digital signal. Text also introduces a Polytec system for vibration measurement and system for data acquisition by National Instruments. The following is a description of the created measurement application, divided into three parts: decoding an S/PDIF, acquisition and display of digital data and acquisition and display of analog data to compare with digital output. In the last part of the thesis are presented the results of comparing analog and digital output, and an evaluation of the achieved results.

Keywords:

Vibration measurement, interferometer S/PDIF, PXI-7811R, LabVIEW, FPGA

Date of defence

14.06.2011

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhájil diplomovou/bakalářskou práci.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EECC Bc.)

Field of study

Automation and Measurement (B-AMT)

Composition of Committee

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)

Supervisor’s report
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D.

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.
Evaluation criteria Grade Points Max. points
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
Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Miloslav Čejka, CSc.

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.
Evaluation criteria Grade Points Max. points
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
Topics for thesis defence:
  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?
Points proposed by reviewer: 88

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová