Ứng dụng nội suy và biến đổi Fourier để nâng cao độ chính xác tần số cộng hưởng cảm biến dây rung = Application of interpolation and Fourier transform to improve resonant frequency estimation in vibrating wire sensors

Abstract

Nghiên cứu này khảo sát và so sánh ba phương pháp nội suy gồm parabol, Lagrange và Hermite, kết hợp với phân tích Fourier nhanh (FFT) nhằm nâng cao độ chính xác trong xác định tần số cộng hưởng của cảm biến dây rung. Do hạn chế về dung lượng bộ nhớ và số lượng mẫu của thiết bị đọc tín hiệu, phương pháp FFT truyền thống dễ phát sinh sai số trong ước lượng tần số. Phương pháp nội suy parabol sử dụng ba điểm lân cận cực đại FFT để tinh chỉnh vị trí tần số cộng hưởng dựa trên giả định đường cong parabol. Phương pháp Lagrange xây dựng đa thức nội suy từ nhiều điểm dữ liệu, trong khi phương pháp Hermite bổ sung thông tin đạo hàm để cải thiện độ chính xác. Kết quả thí nghiệm thông qua bộ đọc tín hiệu DUT Vibro - do nhóm nghiên cứu phát triển - cho thấy phương pháp nội suy parabol đạt sai số thấp nhất, dễ triển khai trên vi điều khiển và không yêu cầu nâng cấp phần cứng. Nội suy Lagrange và Hermite, dù chính xác trong một số trường hợp, nhưng phức tạp hơn và có yêu cầu tính toán lớn. Kết quả nhấn mạnh nội suy parabol là phương pháp tối ưu, có độ tin cậy cao và tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong cải thiện hiệu suất đọc tín hiệu cảm biến dây rung.