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姓名 姜旻汝(Min-Ru Chiang)  查詢紙本館藏   畢業系所 光機電工程研究所
論文名稱 二維光學式地震量測系統之開發
(Development of 2D optical seismic wave measurement system)
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摘要(中) 加速度計為量測振動加速度的儀器,基本的加速度計內含感測質量、彈簧、阻尼與感測器,並由其運動方程式可得知感測質量及感測器兩者的相對位移與外部加速度呈一比例關係,基於此概念,本研究開發一光學量測系統,以地震作為量測目標,系統需具有在XY平面上運動的功能且量測低頻或微小振動的特性,設計特殊結構之感測質量可感測微小振動及吸收劇烈振動並表現在感測質量的位移上,需要高靈敏度與精確的位移感測機制,因此利用雷射光及四象限偵測器紀錄並量測感測質量的位移變化。
根據實驗的結果,本研究之光學地震儀之量測加速度與頻率範圍為0.5 G與0.05~3 Hz,實驗量測最小加速度為5.9 mm/s2,系統之解析度為1.76 mm/s2。
摘要(英) Sensors that detect acceleration are called accelerometers. The basic elements of accelerometer are seismic mass, spring, damper and detector. We derived the motion equation of accelerometer knew the relative displacement between seismic mass and base, then there has a magnitude ratio between relative displacement and acceleration of base.
Basic on the concept of accelerometer, we develop an optical seismic wave measurement system that is characterized by two-dimensional and low-frequency vibration detection. The design of seismic mass is low damping character to detect micro vibration and absorb massive vibration. Therefore, the optical measurement is characterized with the advantages of high sensitivity and precision to detect the displacement of the seismic mass.
The experimental results show the measurement range of acceleration and frequency is 0.5 G and 0.05 to 3 Hz and the minimum experimental measuring acceleration is 5.9 mm/s2. The resolution of the system is 1.76 mm/s2.
關鍵字(中) ★ 地震儀
★ 加速度計
★ 低頻振動
關鍵字(英) ★ seismometer
★ accelerometer
★ low-frequency vibration
論文目次 摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
符號說明 X
第一章 緒論 1
1-1研究背景 1
1-2文獻回顧 1
1-2-1加速度計 1
1-2-2光學振動量測 4
1-3研究目的 5
1-4論文架構 6
第二章 基礎理論 7
2-1加速度計原理 7
2-2角隅稜鏡 (Corner cube) 9
2-3四象限偵測器 9
2-4小結 10
第三章 感測質量之設計與模擬分析 11
3-1設計與模型建構 11
3-2模型有限元素分析 12
3-2-1模態分析 13
3-2-2簡諧運動模擬分析 14
3-2-3結構應力分析 17
3-3製作與組裝 19
3-4小結 20
第四章 光學量測系統 21
4-1量測架構 21
4-2量測原理 23
4-3量測軟體 24
4-4小結 24
第五章 實驗結果與討論 25
5-1訊號校正實驗 25
5-2加速度量測實驗與模擬 27
5-2-1加速度量測實驗 27
5-2-2加速度模擬 29
5-3加速度量測實驗之分析與校正 32
5-3-1實驗分析 32
5-3-2實驗數據校正 39
5-4振動量測實驗 40
5-5實驗討論 47
5-5-1靈敏度 47
5-5-2穩定度量測 47
5-5-3量測解析度 48
5-6小結 49
第六章 誤差分析 50
6-1隨機誤差 50
6-1-1雜訊等效加速度 (Noise equivalent acceleration) 50
6-1-2雷射穩定度 51
6-1-3材料熱膨脹 51
6-2小結 52
第七章 結論與未來展望 53
7-1結論 53
7-2未來展望 54
參考文獻 55
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指導教授 李朱育(Ju-Yi Lee) 審核日期 2016-10-19
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