RO131152B1 - Procedeu complex de identificare on-line a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false - Google Patents
Procedeu complex de identificare on-line a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false Download PDFInfo
- Publication number
- RO131152B1 RO131152B1 ROA201500843A RO201500843A RO131152B1 RO 131152 B1 RO131152 B1 RO 131152B1 RO A201500843 A ROA201500843 A RO A201500843A RO 201500843 A RO201500843 A RO 201500843A RO 131152 B1 RO131152 B1 RO 131152B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- defects
- monitoring
- peaks
- mechanical
- line
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
Invenția de față se referă la un procedeu de monitorizare și identificare a defectelor de origine mecanică, în structuri metalice sau compozite, în principal aerospațiale și spațiale, dar aplicabil și în structuri de altă natură, supuse în mod natural oboselii și îmbătrânirii: clădiri, poduri, centrale energetice etc.
Metoda nedistructivă și ușor de implementat a spectroscopiei impedanței electromecanice (SIEM), propusă în lucrarea de pionierat Liang, C; Sun, F. P.; Rogers, C. A., Coupled electro-mechanical analysis of adaptive material system - determination of the actuator power consumption and system energy transfer, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, voi. 5,1994, pp. 12-20, a devenit o direcție fundamentală de cercetare și aplicații în monitorizarea on-line a sănătății structurilor (structural health monitoring). Metoda constă în utilizarea unor senzori activi piezoelectrici, subțiri și ieftini, distribuiți în structura monitorizată, capabili să genereze unde elastice dirijate (unde Lamb), pentru identificarea defecțiunilor structurilor încă din faza incipientă. Aceste unde, numite și unde de placă (plate waves), sunt dirijate în sensul că se propagă, cu pierderi mici de energie, în plăcile solide, fiind astfel proprii pentru investigarea suprafețelor acestora până la o adâncime (grosime) compatibilă cu lungimea de undă. Viteza de propagare depinde de caracteristicile materialului: modulul lui Young, coeficientul Poisson, densitate (Rugina C., Toader A., Giurgiutiu V., Ursu I., The electromechanical impedance method for structural health monitoring ofthin circular plates, Proceedings of the Romanian Academy, Series A, Mathematics, Physics, Technical Sciences, Information Sciences, 2014, voi. 15, no. 3, pp. 272-282), dar și de frecvența generată. Lungimea de undă a vibrațiilor este dată de raportul dintre viteza de propagare și frecvență. Astfel, pentru o placă subțire de aluminiu, viteza undelor longitudinale este 6320 m/s. Pentru frecvența de 2 MHz, generată de senzorii piezoelectrici, lungimea de undă este de aproximativ 3 mm. La frecvențe de ordinul GHz-ilor, lungimea de undă este de ordinul micrometrilor, comparabilă cu dimensiunea defectelor incipiente. La asemenea dimensiuni, metodele defectoscopice convenționale nu sunt eficiente.
Principiul metodei SIEM este următorul: senzorii activi piezoelectrici au forma unor plasturi (patches, wafers) de material piezoelectric, subțiri, de ordinul zecimilor de milimetru, și se lipesc cu adezivi specifici pe suprafața ce urmează a fi monitorizată. Are loc astfel o interacțiune între rigiditatea mecanică a structurii monitorizate și rigiditatea mecanică a senzorului activ. Metoda SIEM constă în utilizarea spectrului impedanței electromecanice complexe rezultate Z (ω), a senzorului activ piezo lipit pe structură, numită și semnătură a structurii, ca indicator al sănătății acesteia. Spectrul de impedanță electromecanică se măsoară cu un aparat dedicat, numit analizor de impedanță (sau cu alte tehnici de cost redus), în regim dinamic de frecvență unghiulară ω, ca raport între tensiunea de excitație aplicată V(t): = Vo sin(cot) [V] și curentul de răspuns I (t): = 7 sin(cot + φ) [A], generat ca efect piezoelectric (fig. 1); φ este defazajul. Plecând de la lucrarea lui Liang ș. a., acest raport, numit impedanță electromecanică, este o spectrogramă complexă (justificând astfel acronimul SIEM) și are expresia (Ursu, L, Giurgiutiu V., Toader A., “Towards spacecraft applications of structural health monitoring”, INCAȘ Bulletin, voi 4, no. 4, 2012, pp. 111-124):
Z(ry) = /(») icoC
1-k
K/t»)
Κ,(ω)+Κρ(ω)) (1)
RO 131152 Β1
Κ3(ω) este rigiditatea complexă a structurii monitorizate, Κρ(ω) este rigiditatea corn- 1 plexă a senzorului, C este capacitatea electrică a senzorului, k31 este factorul de cuplaj electromecanic, i este unitatea imaginară. Partea reală a spectrului, Re Ζ(ω), este sensibilă, în 3 zona frevențelor mari, de ordinul GHz-ilor, la variații structurale foarte mici, de ordinul micronilor, nivel la care se situează defectele incipiente (Sun F. P., Chaudhry Z., Liang C, 5 andRogers, C. A. (1995), Truss structure integrity Identification using PZT sensor-actuator, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, voi. 6,1995, 7 pp. 134-139). în funcție de mărimea defectului, benzi de frecvențe de ordin mai redus pot fi relevante. La nivelul defectelor de ordinul milimetrilor, devin relevante benzi de frecvențe 9 de ordinul kHz-ilor.
în US 7024315 B2, In situ structural health monitoring, diagnostics and prognostics 11 system using thin piezoelectric sensors, din 4 aprilie 2006, autor V. Giurgiutiu, aplicarea metodei SIEM pentru identificarea defectelor se bazează pe utilizarea conjugată a unei rețele 13 de senzori activi piezo, simultan emițători și receptori de semnale duale, electrice și Lamb, deflectate, reflectate și transmise la și de la defect. Prezența defectului se deduce apoi pe 15 baza unor calcule algebrice și a utilizării rețelelor neuronale, fără a se da detalii.
Dezavantajele tuturor acestor metode, mai mult sau mai puțin aplicabile, sunt în 17 legătură cu complexitatea procedurilor de identificare, complexitate care comportă atât timp de calcul crescut, cât și risc crescut de eșec (de furnizare de predicții greșite și de alarme 19 false).
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este detectarea apariției defectelor struc- 21 turale, cu evitarea diagnozelor false.
Procedeul de monitorizare și identificare a defectelor de origine mecanică, structu- 23 rale, reale, de tip fisuri incipiente, în cadrul metodei spectroscopiei impedanței electromecanice de monitorizare on-line a stării de sănătate a structurilor, conform invenției, este 25 caracterizat prin aceea că:
- se definește structură sănătoasă, prin semnătura sa, spectrograma Re(Z(co)), care 27 se obține și se validează off-line, în condiția de referință a temperaturii camerei”, iar pe această spectrogramă, într-un interval dat de frecvențe, de ordinul zecilor de kHz, se 29 identifică un număr N de vârfuri de rezonanță;
- se detectează apariția unor fisuri (defecte) în structură, prin creșterea numărului de 31 vârfuri de rezonanță în intervalul dat de frecvențe la Ν', Ν' > N, prin despicarea unora dintre cele N vârfuri ce caracterizează structura sănătoasă; 33
- se utilizează un algoritm de numărare a maximelor locale pe spectrogramă, care depășesc un prag minim dat pentru punerea în evidență a creșterii numărului de vârfuri de 35 rezonanță;
- se procedează la marcarea oricărei astfel de creșteri pe interfața de ieșire a siste- 37 mului de monitorizare (on-line) cu indicatorul defect mecanic incipient în zona senzorului piezo Si. 39
Procedeul de monitorizare și identificare a defectelor de origine mecanică, conform invenției, mai constă în detectarea falselor defecte, în cadrul metodei spectroscopiei impe- 41 danței electromecanice de monitorizare on-line a stării de sănătate a structurilor, defecte definite prin modificări minore și de regulă reversibile pe semnătura Re(Z(to)), prin consem- 43 narea modificărilor date de prezența radiațiilor sau afectarea mai mult sau mai puțin accentuată a amplitudinilor, și deplasarea spre stânga a vârfurilorde rezonanță, pentru temperaturi 45 pozitive crescute, și spre dreapta, pentru temperaturi negative, utilizând un algoritm de evaluare a coordonatelor vârfurilor de rezonanță (abscise și ordonate). Orice astfel de modi- 47 ficare este marcată la interfața de ieșire a sistemului de monitorizare (on-line) cu indicatorul defect fals în zona senzorului piezo S/' 49
RO 131152 Β1
Avantajele în raport cu oricare altă metodă defectoscopică sunt legate de implementarea în timp real și on-line, pe un sistem hardware-software de monitorizare a stării de sănătate a structurilor, monitorizarea în timp a sistemului, prin citirea periodică a informației date de senzori, evidențierea comportamentului de tip „defect și analiza statistică a datelor, în vederea evaluării periodice a stării structurii, în sensul capabilității acesteia de a realiza funcționalitatea operațională. Beneficiile unui astfel de sistem se traducîn proiectarea de structuri inteligente, implicând, printre altele, managementul prognozei duratei de viață, și reducerea costurilor de mentenanță.
Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 ...7, ce reprezintă:
-fig. 1, configurația de bază a metodei spectroscopiei impedanței electromecanice (SIEM);
- fig. 2, cadrul experimental de referință al metodei SIEM (temperatura camerei): a) specimen, analizor de frecvență, b) procesare standard cu o unitate de calcul, obținerea stării de sănătate a structurii (specimenului);
-fig. 3, influența defectului asupra semnăturii SIEM: scindarea vârfurilor de rezonanță din caracteristica de referință, în mai multe vârfuri adiacente;
- fig. 4, prezența unor defecte false pe caracteristicile SIEM: a) ciclu de temperaturi extreme, cu 3 treceri, notate T1, T2, T3, prin temperatura camerei, b) neutralitatea caracteristicii SIEM la radiații;
- fig. 5, ilustrarea bazei fenomenologice a detectării și separării defectelor;
- fig. 6, ilustrarea funcționării algoritmului pentru identificarea defectelor mecanice cu evitarea falselor diagnoze. Identificator apariție defect N2 >Νή;
- fig. 7, sistem de monitorizare a stării de sănătate a structurilor, cu procedeu de identificare a defectelor mecanice și evitarea falselor diagnoze.
Originea ideii de monitorizare și identificare simplă și fezabilă a defectelor structurale incipiente s-a aflat în activitățile desfășurate într-un proiect recent (proiectul STAR Space SHMID 188, finanțat de la buget prin Agenția Spațială Română), care a avut ca obiectiv principal validarea metodei SIEM în condiții de mediu dur la care sunt supuse vehiculele evoluând în spațiul extraterestru. Acestea sunt, în principal, variațiile mari de temperatură și expunerea la radiații cosmice. în cadrul proiectului, s-a desfășurat un program complex de încercări, în care un specimen reprezentativ, un disc de aluminiu A2024 cu diametrul de 100 mm și grosime de 0,8 mm, a fost fabricat într-un număr mare de exemplare, din rațiuni statistice. Pe disc, în centru, s-a lipit cu un adeziv epoxy M-Bond 610 Vishay un senzor activ STEMI NC SMD07T02S412WL. S-a realizat astfel specimenul de probă pentru ridicarea, într-o primă etapă, la temperatura camerei, a semnăturilorSIEM, Re Z (ω). Procedura urmată este ilustrată în fig. 2. Se observă că metoda este consistentă: într-o bandă largă de frecvențe (10...500 kHz), semnăturile ReZ (ω) se suprapun practic pentru toate cele 10 discuri considerate. Se menționează că sunt simultan prezente frecvențele naturale ale modurilor de încovoiere și axial-simetrice. Discurile au fost apoi prelucrate cu o mașină de prelucrare, cu tehnica laser, pentru simularea unorfisuri cu lățimea de 0,15 mm și lungimea de 10 mm, de geometrii (arce de cerc sau segmente) și locații diferite: la 7, 15, 25, respectiv, 45 mm de centrul discului. Influența acestordefecte a fost măsurată, la temperatura camerei, prin metoda SIEM. Rezultatele au fost coerente, și un exemplu reprezentativ este dat în fig. 3.
Fenomenul reprezentat de fig. 3, de despicare sau scindare a vârfurilor de rezonanță în prezența defectului, poate fi explicat, în termenii modificărilor structurale produse de un defect, apelând la conceptul de impedanță mecanică. Aceasta este o măsură a rezistenței la mișcare a structurii în prezența unei forțe armonice; dimensional, impedanța mecanică
RO 131152 Β1 este un raport între forță și viteză. în relația (1), implicarea impedanțelor mecanice ale struc- 1 turii și elementului piezo este echivalentă, printr-o simplificare de operator diferențial d/dt, cu aceea a rigidităților mecanice. Rigiditatea mecanică este introdusă, în relația următoare, ca 3 o cauză a mișcării (vibrației), astfel:
vibra fie (răspuns) = --— - (2) 7 rigiditate dinamică (constrângere)
Apariția unui defect în structură înseamnă o modificare locală a rezistenței acesteia, deci a rigidității la mișcare. Aceasta duce la o modificare a regimului de vibrație. Specificul 11 metodei SIEM constă în înregistrarea undelor Lamb staționare: acestea au vârfurile și nodurile fixe în timp, spre deosebire de undele Lamb călătoare, utilizate în alte metode 13 defectoscopice. Undele Lamb staționare apar la anumite frecvențe cuantizabile, precum energia straturilor electronice în atom. Pentru structuri având geometrii regulate (disc, placă 15 drepunghiulară), aceste frecvențe pot fi analitic definite (a se vedea, de exemplu, lucrarea citată: Rugina ș.a., 2014). 17
Tabelul 1 prezintă o mostră a frecvențelor de rezonanță teoretice vt, și experimentale vexpi pentru specimenul disc fără defect, și pentru un specimen disc cu defect simulat arc 19 la 45 mm, și a valorilor experimentale vexp2. Tabelul este edificator în sensul ilustrării ideii de la care s-a plecat în cadrul invenției. Defectul la 45 mm este relativ depărtat de senzor, și 21 acesta nu poate să îl detecteze. Raza de acțiune a senzorului conform invenției trebuie stabilită în cadrul concepției sistemului de monitorizare a stării de sănătate a structurii, în 23 funcție de tipologia defectelor posibile și de performanțele senzorilor. în speță, defectul arc la 7 mm este bine detectat, în sensul invenției, conform tabelului 2: valorile rezonanțelor din 25 banda 19...53 kHz se despică fiecare în câte 3 vârfuri de pseudorezonanțe. Acest număr de vârfuri poate varia, după caz. De remarcat că frecvența de rezonanță 12,57 kHz, de tip mod 27 de încovoiere, nu s-a despicat, și nici frecvența de rezonanță 35,95 kHz, de tip mod axialsimetric. Cazul arătat în tabelul 2 este ilustrat și în fig. 6, unde numărătoarea vârfurilor 29 de rezonanță se face cu un algoritm on-line.
Așadar, o concluzie importantă, derivată dintr-o primă observație, este aceea că, în 31 prezența defectelor mecanice incipiente, vârfurile de rezonanță în spectrul impedanței electromecanice, măsurabile cu un senzor activ piezo, situat la o distanță corespunzătoare 33 (nu prea mare) de defect, se scindează, conducând per total la un număr mai mare de vârfuri, într-o bandă de frecvențe anume. 35
E greu de imaginat o metodă analitică prin care să se anticipeze evoluția unui vârf de rezonanță în prezența unui defect. Relația (2), fenomenologică, arată însă clar că vibrația 37 inițială, reprezentată de frecvența de rezonanță, se substituie în prezența defectului printr-o formă vibratorie complicată, ușor însă de detectat prin procesarea semnăturii SIEM 39 înregistrată direct, on-line.
O a doua observație, care completează prima observație și o pune și mai mult în 41 valoare, s-a desprins din activitățile desfășurate într-o a doua etapă, de probe în condiții dure, a proiectului STAR Space SHM ID 188. Aceste activități s-au desfășurat pe baza unui 43 protocol complex de teste pentru specimene disc cu defecte simulate, într-un număr suficient de mare pentru a se asigura o bază statistică, protocol rezumat în tabelul 3. Echipamentul 45 utilizat: sursă de iradiere, o Cameră Gamma 5000; vas Dewar criogenie; etuvă cu controller digital de temperatură. 47
RO 131152 Β1
Tabelul 1
Frecvențele de rezonanță, teoretice și experimentale, disc sănătos, disc cu defect arc la 45 mm
vt [kHz] | 12,57 | 19,69 | 28,38 | 35,67 | 38,63 | 50,51 | 63,95 | 78,97 | 93,95 | 95,57 |
VexpltkHzf | 12,48 | 19,46 | 28,23 | 35,89 | 38,51 | 50,01 | 62,90 | 77,02 | 92,04 | 93,85 |
VexP2 [kHz]++ | 12,81 | 20,08 | 28,88 | 35,79 | 39,20 | 50,93 | 64,07 | 78,43 | 93,48 | 94,82 |
Tabelul 2
Frecvențele de rezonanță, teoretice și experimentale, disc sănătos, disc cu defect arc la 7 mm
vt [kHz] | 12,57 | 19,69 | 28,38 | 35,67 | 38,63 | 50,51 | ||||||||
VexpltkHzf | 12,83 | 20,17 | 29,05 | 35,95 | 39,44 | 51,39 | ||||||||
VexP2 [kHz]++ | 12,6 | 19,6 | 20,1 | 23,1 | 27,6 | 28,1 | 31,2 | 35,b33 | 37,4 | 38,3 | 40,6 | 48,6 | 49,6 | 52,2 |
Tabelul 3
Protocolul testelor complexe (temperaturi extreme, radiații, vacuum) efectuate asupra unui număr de specimene disc
Ciclu de testare | Timp | Temperatură [°C] | Presiune [Pa] | Iradiere [kGy] | ||
Doză per pas de iradiere | Doză per ciclu | Doză cumulată | ||||
SIEM inițială - TC | ||||||
#1 | 0,5 h | - 196 | 1-102 | 2,35 | 4,7 | 4,7 |
1,0 h | RT | f.v.* | fi.** | |||
0,5 h | + 100 | 1-102 | 2,35 | |||
1.SIEM-TC | ||||||
#2 | 0,5 h | - 196 | 1-102 | 2,35 | 4,7 | 9,4 |
1,0 h | RT | f.v.* | fi.** | |||
0,5 h | + 100 | 1-102 | 2,35 | |||
2.SIEM-TC | ||||||
#3 | 0,5 h | - 196 | 1-102 | 2,35 | 4,7 | 14,1 |
1,0 h | RT | f.v.* | fi.** | |||
0,5 h | + 100 | 1-102 | 2,35 | |||
3.SIE | M-TC | |||||
#4 | 0,5 h | RT | 1-102 | fi.** | 4,7 | 18,8 |
4.SIEM-TC | ||||||
#5 | 0,5 h | - 196 | 1-102 | 2,35 | 4,7 | 23,5 |
1,0 h | RT | f.v.* | fi.** | |||
0,5 h | + 100 | 1-102 | 2,35 | |||
5.SIEM-TC |
(*f.v. - fără vacuum; **f.i. - fără iradiații; TC - temperatura camerei)
Metoda SIEM este testată cu simularea simultană a condițiilor de temperaturi extreme și iradiații. Analiza statistică făcută în urma procesării rezultatelor arată că metoda defectoscopică SIEM a trecut aceste probe. Această analiză a avut drept criteriu-suport utilizarea unui indicator statistic de defect Dl, a cărui expresie este:
RO 131152 Β1
Γ~Ν Ν 2 n/=JÎ[Re(z.)-Re(z.°)] 'Z[Re(z°)] <3>
V ζ=1 ζ=1 unde Ν este numărul de frecvențe în spectru, iar 0 este un exponent care marchează structura în condiția inițială (sănătoasă, fără defect).
Observația esențială desprinsă, în urma testelor, din această a doua etapă a proiectului STAR Space SHM ID 188 a fost că modificările produse de factorii de mediu duri pe spectrul impedanței electromecanice nu produc scindări ale vârfurilor de rezonanță, deci nu produc creșterea numărului de vârfuri, precum factorii de oboseală și îmbătrânire a structurii. Această observație iarăși nu este consemnată clar în literatura de specialitate. Lipsind numitorul comun, respectiv, un experiment complex, în care un specimen dat să parcurgă un protocol cuprinzând toate aceste condiții de mediu, într-o succesiune stabilită, a lipsit și cadrul de referință pentru identificarea defectelor mecanice, structurale, simultan cu separarea lor de falsele defecte, determinate ca modificări reversibile pe semnăturile SIEM în prezența factorilor de mediu mai sus numiți.
Cele două observații sunt materializate în procedeul simplu de identificare on-line a defectelor reale, a căror origine stă în îmbătrânirea și oboseala structurii, sau în vicii ascunse de fabricare, procedeu prin care sunt concomitent separate defectele false, respectiv, semnăturile pe caracteristica SIEM ale prezenței condițiilor extreme de mediu, temperaturi extreme și iradiații. Acestea sunt numite defecte false, întrucât nu au un impact remanent asupra semnăturii SIEM, în sensul că semnătura sănătoasă se restabilește odată cu revenirea la condițiile inițiale (fig. 4). în contextul unui sistem in situ de monitorizare a stării de sănătate, în care indicatorul statistic uzual de defect Dl stă la baza unui algoritm de alarmare, modificările produse pe semnătura SIEM de factorul temperatură ambientală, chiar compensate printr-o procedură specială de compensare, vor contribui prin aport cantitativ la declanșarea unei alarme inoportune, nejustificate. O componentă secundară a invenției de față constă în următoarele: factorii de mediu au impact vizibil pe semnătura SIEM esențialmente prin intermediul elementului piezo, și mult mai puțin, chiar neglijabil pentru anumite structuri, acest impact are punct de plecare în modificări structurale propriu-zise. Pentru un proiect dat, în speță, pentru o navă spațială, un sistem de monitorizare a stării de sănătate a structurii trebuie să prevadă și să elimine, printr-o selecție adecvată a senzorilor, impactul temperaturilor extreme, în special al celor pozitive foarte ridicate. Scăderea dramatică a rezistenței Re Z (ω), măsurată în Ohmi, se impune a fi un asemenea criteriu de selecție a senzorilor. Această observație se aplică și asupra sistemelor de monitorizare care privesc construcțiile civile, centralele energetice, inclusiv nucleare, în care pot opera factori de mediu extremi, la o magnitudine eventual mai redusă decât în spațiu.
Fig. 5 sintetizează observațiile care au stat la baza procedeelor off-line de detectare a defectelor mecanice și de separare de cele false, de origine ambientală, în vederea evitării falselor diagnoze.
Fig. 6 ilustrează funcționarea unui algoritm de monitorizare și identificare algoritmică a apariției unor noi vârfuri, reprezentate cu linie întreruptă, pe semnătura SIEM a structurii sănătoase (reprezentate cu linie continuă), respectiv, apariția unui defect mecanic. Algoritmul constă într-o rutină de calcul al numărului vârfurilor de rezonanță pe semnătura SIEM, într-o bandă de frecvență prestabilită. Semnătura SIEM, reprezentabilă grafic, este furnizată de către unitatea de calcul ca un șir de valori discrete, cu un anumit pas de frecvență. Intervalul de frecvențe focalizat este prestabilit de către proiectantul sistemului de monitorizare. Dacă,
RO 131152 Β1 la monitorizarea sistemului, acest număr crește față de cel inițial, al semnăturii sănătoase, softul generează o alarmă de atenționare privind apariția unui defect mecanic. Vârfurile locale sub o anumită valoare, de exemplu, kQ, sunt identificate ca zgomote de măsură sau ca neinteresante, și sunt eludate de algoritm.
Procedeul de monitorizare și identificare a defectelor de origine mecanică se poate aplica într-un sistem de monitorizare a stării de sănătate a structurilor, bazat pe metoda SIEM, reprezentat în fig. 7.
Sistemul cuprinde:
a) blocul structural, format din structura monitorizată și un număr de senzori piezo activi distribuiți, cu o rază de acțiune prestabilită în funcție de parametrii lor și de natura posibilelor defecte mecanice;
b) blocul de achiziție, format dintr-un multiplexor analogic programabil, care cuplează succesiv senzorii activi la intrarea analizorului de impedanță, și un analizor de impedanță electromecanică;
c) blocul software și alarmare, format din unitatea de calcul și un bloc de afișare/alarmare (un display).
Sub controlul unității de calcul, control realizat pe magistrala de comutare senzori, multiplexorul cuplează succesiv senzorii S1,S2,---Sn de pe structură, la intrarea analizorului de impedanță. Acesta achiziționează datele de la senzori, în domeniul de frecvență și cu pașii de frecvență pentru care a fost configurat la start de către unitatea de calcul.
După baleierea întregului domeniu de frecvență impus, analizorul de frecvență transmite datele (Ζ(ω), S,) pe magistrala de achiziție date și configurare, la unitatea de calcul. Aceasta procesează datele, pe baza procedeului de monitorizare și identificare a defectelor de origine mecanică, utilizând algoritmi de numărare a maximelor pe spectrograma Re Ζ(ω), sau de evaluare a modificării coordonatelor acestor maxime.
Claims (2)
- Revendicări 11. Procedeu de monitorizare și identificare a defectelor de origine mecanică, structu- 3 rale, reale, de tip fisuri incipiente, în cadrul metodei spectroscopiei impedanței electromecanice de monitorizare on-line a stării de sănătate a structurilor, caracterizat prin aceea că 5 va consta în:- definirea structurii sănătoase prin semnătura sa, spectrograma Re(Z(to)), care se 7 obține și se validează off-line, în condiția de referință a temperaturii camerei”, iar pe această spectrogramă, într-un interval dat de frecvențe, de ordinul zecilor de kHz, identificându-se 9 un număr N de vârfuri de rezonanță;- detectarea apariției unor fisuri (defecte) în structură, prin creșterea numărului de 11 vârfuri de rezonanță în intervalul dat de frecvențe la Ν', Ν' > N, prin despicarea unora din celeN vârfuri care caracterizează structura sănătoasă; 13- utilizarea unui algoritm de numărare a maximelor locale pe spectrogramă, care depășesc un prag minim dat, pentru punerea în evidență a creșterii numărului de vârfuri de 15 rezonanță;- marcarea oricărei astfel de creșteri pe interfața de ieșire a sistemului de monitori- 17 zare (on-line) cu indicatorul defect mecanic incipient în zona senzorului piezo S.
- 2. Procedeu de monitorizare și identificarea defectelor de origine mecanică, conform 19 revendicării 1, caracterizat prin aceea că, va mai consta în:- detectarea falselor defecte, în cadrul metodei spectroscopiei impedanței electro- 21 mecanice de monitorizare on-line a stării de sănătate a structurilor, defecte definite prin modificări minore și, de regulă, reversibile pe semnătura Re(Z(to)), prin consemnarea modifi- 23 cărilor date de prezența radiațiilor sau afectarea mai mult sau mai puțin accentuată a amplitudinilor, și deplasare spre stânga a vârfurilor de rezonanță, pentru temperaturi pozitive 25 crescute, și spre dreapta, pentru temperaturi negative, utilizând un algoritm de evaluare a coordonatelor vârfurilor de rezonanță (abscise și ordonate); 27- orice astfel de modificare este marcată la interfața de ieșire a sistemului de monitorizare (on-line) cu indicatorul defect fals în zona senzorului piezo Sj”. 29
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ROA201500843A RO131152B1 (ro) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Procedeu complex de identificare on-line a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ROA201500843A RO131152B1 (ro) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Procedeu complex de identificare on-line a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RO131152A0 RO131152A0 (ro) | 2016-05-30 |
RO131152B1 true RO131152B1 (ro) | 2017-12-29 |
Family
ID=56026534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ROA201500843A RO131152B1 (ro) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Procedeu complex de identificare on-line a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RO (1) | RO131152B1 (ro) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4105612A1 (de) * | 2021-06-17 | 2022-12-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | System zur überwachung von behältern oder leitungen in denen mindestens zwei phasen oder mindestens zwei medien einer phase in form einer flüssigkeit, eines gases und/oder eines feststoffs gemeinsam gelagert oder transportiert werden |
-
2015
- 2015-11-16 RO ROA201500843A patent/RO131152B1/ro unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RO131152A0 (ro) | 2016-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Overly et al. | Piezoelectric active-sensor diagnostics and validation using instantaneous baseline data | |
EP3213045B1 (en) | Method and system for structural health monitoring with frequency synchronization | |
Aryan et al. | Reconstruction of baseline time-trace under changing environmental and operational conditions | |
Mohan et al. | Studies on damage detection using frequency change correlation approach for health assessment | |
Nandyala et al. | Damage localization in cross-ply laminated composite plates under varying temperature conditions using Lamb waves | |
Masango et al. | The continuous monitoring of the health of composite structure | |
RO131152B1 (ro) | Procedeu complex de identificare on-line a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false | |
Dao | Cointegration method for temperature effect removal in damage detection based on Lamb waves | |
Mandache et al. | Considerations on structural health monitoring reliability | |
Abbas et al. | Experimental study of effect of temperature variations on the impedance signature of PZT sensors for fatigue crack detection | |
Enciu et al. | New results concerning structural health monitoring technology qualification for transfer to space vehicles | |
Hey et al. | Optimized parallel interrogation and protection of piezo-transducers in electromechanical impedance technique | |
de Souza Campos et al. | Experimental assessment of impedance-based structural health monitoring in radioactive environment | |
Zheng et al. | Sensor self-diagnostics for piezoelectric transducers operating in harsh temperature environments | |
Annamdas et al. | Easy installation method of piezoceramic (PZT) transducers for health monitoring of structures using electro-mechanical impedance technique | |
Lallart et al. | Low‐Power Computation Methods and Self‐Powered Systems for Structural Health Monitoring Techniques using Lamb Waves for Embedded Sensing | |
Menendez et al. | SHM with embedded fibre Bragg gratings and piezoelectric devices | |
Park et al. | Piezo-sensor self-diagnostics using electrical impedance measurements. | |
Ursu et al. | Qualification of PWAS-based SHM technology for space applications | |
Neto et al. | Solid state switching and signal conditioning system for Structural Health Monitoring based on piezoelectric sensors actuators | |
Rickli et al. | Damage detection in assembly fixtures using non-destructive electromechanical impedance sensors and multivariate statistics | |
VISCARDI et al. | ABOUT VIBRATION BASED SHM TECHNIQUES FOR METALLIC STRUCTURES | |
Dziendzikowski et al. | Low-velocity impact damage detection of CFRP composite panel based on Transfer Impedance approach to Structural Health Monitoring | |
Phong et al. | Lamb wave based structural damage detection-A cointegration approach for temperature effect compensation | |
Bovio et al. | Health monitoring: new techniques based on vibrations measurements and identification algorithms |