Stroboskopická vizualizácia 4.2kHz piezoelektrickej ladičky

site:upload/fork_strobo.png

Vedoucí: Mgr. Patrik Švančara

Stroboskop je zariadenie umožňujúce vizualizovať cyklické javy, ktorých frekvencia f je často mnohokrát vyššia ako frekvencia snímkovania f0. Oscilujúci objekt je osvetľovaný krátkymi svetelnými pulzmi a zaznamenáva sa jeho zdanlivý pohyb, ktorý potom prebieha na omnoho nižšej frekvencii (f mod f0).

Cieľom projektu je využitie stroboskopickej vizualizácie na zobrazenie jednotlivých rezonančných módov kremennej ladičky. Ladičkou vieme pohybovať piezoelektricky, teda pripojením vhodného striedavého napätia. Vizualizácia nám umožní skúmať deformáciu ladičky pri rôznych frekvenciách a identifikovať polohu kmitní a uzlov. Ladička, ktorú budeme študovať, bola v minulosti využitá na výskum kavitácie v supratekutom héliu [1] alebo na popis prúdenia, ktoré kmitajúca ladička v supratekutom héliu generuje [2], takže jej základné charakteristiky sú dopredu známe.

[1] D. Duda et al.: J. Low Temp. Phys. 187(5) (2017)
[2] D. Duda et al.: Phys. Rev. B 96(2) (2017)

Ciele projektu

  • Hľadanie rezonančných frekvencií. Na frekvencii privádzaného napätia je závislý prúd prechádzajúci ladičkou, ktorý odpovedá jej rýchlosti. Hľadať budeme také frekvencie, na ktorých tento prúd dosahuje maximálnych hodnôt.
  • Stroboskopický záznam pohybu. Ako zdroj svetla použijeme LED, na ktorú budeme privádzať krátke napäťové pulzy s vhodnou frekvenciou.
  • Spracovanie číselných a obrazových dát. Z kamerových snímkov vieme napríklad odčítať maximálnu výchylku alebo amplitúdu rýchlosti ladičky.

Čo sa naučíte

  • Merať striedavé signály. Naučíte sa pracovať s osciloskopom a s rýchlymi meracími kartami pre PC. Namerané dáta budeme priebežne ukladať a ďalej ich spracovávať.
  • Zbierať a spracovávať obrazové dáta. Ukážeme si, ako prebieha zber dát v našom laboratóriu pomocou vysokorýchlostných kamier. Získané obrazové dáta sa s našou pomocou naučíte vhodne upravovať a analyzovať.