Data Acquisition Protocol zur Bestimmung Embedded Empfindlichkeitsfunktionen

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die eingebetteten Sensitivitätsfunktionen einer Struktur zu bestimmen. Das Verfahren wird an einem Blatt einer Windkraftanlage im Wohnbereich demonstriert. Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen im Zusammenhang mit der Überwachung des strukturellen Zustands zu beantworten, z. B. wie sich die Reaktion einer Struktur aufgrund von Schäden an einem bestimmten Ort ändert.

Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine Methode zur Modellierung einer Struktur auf der Grundlage experimentell gemessener Daten bietet, wodurch die Kenntnis spezifischer Parameter für Masse, Steifigkeit und Dämpfung überflüssig wird. Beginnen Sie mit der Konstruktion einer Prüfvorrichtung, um realistische Randbedingungen zu replizieren. In diesem Beispiel werden die Schraubenpositionen so vorbereitet, dass sie mit den Montagepositionen der Klinge übereinstimmen.

Stellen Sie die Vorrichtung aus Stahl her, um den Beitrag der Vorrichtung zur dynamischen Reaktion des Prüflings zu minimieren. Montieren Sie die Vorrichtung, indem Sie zuerst die Klinge mit der benutzerdefinierten T-Halterung verschrauben und dann die Vorrichtung an einen Stahltisch klemmen. Identifizieren und markieren Sie nun ein Raster mit Aufprallstellen auf der Klinge.

Markieren und nummerieren Sie mit einem Marker oder Wachsstift 30 Punkte, die sich über die gesamte Klinge erstrecken. Messen Sie dann die relative Position des Punktes, um ihn für die visuelle Darstellung der Testergebnisse zu verwenden. Bereiten Sie als Nächstes einachsige Beschleunigungsmesser mit 10 Millivolt pro g vor.

Die Wahl der richtigen Empfindlichkeit Ihres Beschleunigungsmessers ist entscheidend für ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Frequenzbereich des Beschleunigungsmessers ausreicht, um den Frequenzbereich Ihrer Probe zu erfassen. Kalibrieren Sie jeden Sensor.

Befestigen Sie einen Sensor an einem Handschwinger, der eine Einzelfrequenzkraft von 9,81 Metern pro Sekunde zum Quadrat ausgeben kann. Messen Sie die Reaktion des Sensors für zwei Sekunden Schütteln. Die Kraftausgabe wird in der Softwareanzeige angegeben.

Multiplizieren Sie die RMS-Amplitude mit 1000, um den Kalibrierfaktor für den Beschleunigungsmesser in Millivolt pro g zu bestimmen. Der nächste Schritt besteht darin, einen Schlaghammer vorzubereiten, der eine Empfindlichkeit von 11,2 Millivolt pro Newton hat. Stellen Sie sicher, dass der Hammer den Prüfling sowohl in der Amplitude als auch in der Frequenz anregen kann.

Befestigen Sie dann eine Nylonspitze am Hammer, die seine Funktion nicht beeinträchtigt. Verbinden Sie abschließend den Hammer über ein BNC-Kabel mit dem Datenerfassungssystem. Identifizieren Sie nun die Sensorpositionen an der Klinge und befestigen Sie die Beschleunigungssensoren mit Sekundenkleber.

Wählen Sie Positionen an den Punkten m und n auf beiden Seiten der beschädigten Position aus. Montieren Sie dann einen dritten Beschleunigungsmesser an der Position k. Die Daten dieses Sensors werden verwendet, um die Ergebnisse der eingebetteten Sensitivitätsfunktionsanalyse zu validieren.

Öffnen Sie die GUI für die Datenerfassung. Aktivieren Sie zunächst die Doppeltreffererkennung. Stellen Sie dann die Abtastfrequenz auf 10.240 Hertz ein.

Der nutzbare Frequenzbereich beträgt die Hälfte der Abtastfrequenz. Drittens: Stellen Sie die Abtastzeit auf eine Sekunde ein. Viertens, wählen Sie den Hammerkanal als Triggerkanal und stellen Sie den Triggerpegel auf 10 Newton ein.

Fünftens: Stellen Sie die Pre-Trigger-Länge auf 5 % der gesamten Sample-Zeit ein. Bei den Pre-Trigger-Daten handelt es sich um Daten, die gesammelt und in einem Puffer gespeichert werden, bevor das Datenerfassungssystem gestartet wird. Es ist wichtig, diese Daten abzurufen und zu speichern, damit das gesamte Auswirkungsereignis erfasst wird.

Sechstens wählen Sie den H1 FRF-Schätzer aus, der davon ausgeht, dass es Rauschen auf den Antwortkanälen und kein Rauschen auf dem Kraftkanal gibt. Geben Sie abschließend die Informationen zum Beschleunigungsmesser und zum Hammer ein, einschließlich der Kalibrierungsfaktoren und der Identifikationshinweise. Speichern Sie dann die Einstellungen für die Aufzeichnung und für die Verwendung in zukünftigen Tests.

Sobald der Sekundenkleber, mit dem die Sensoren befestigt wurden, vollständig ausgehärtet ist, schlagen Sie mit dem Hammer auf den ersten Punkt. Wenn die Amplitude der Aufprallkraft den gewählten Auslösepegel überschreitet, wird das Datenerfassungssystem ausgelöst und die Daten, einschließlich der ausgewählten Menge an Vorauslöserdaten, beginnen mit der Aufzeichnung. Überwachen Sie während der Datenerfassung die Kanäle in der Software, um Clipping und Doppelstöße zu vermeiden.

Beobachten Sie auch das Kohärenzdiagramm, um die Qualität der erfassten Daten weiter zu bewerten. Fenstern Sie die Daten während der Erfassung nicht. Aufprallpunkt eins noch viermal mit gleichbleibenden Aufprallamplituden.

Wiederholen Sie diesen Vorgang dann für jeden ausgewählten Punkt auf der Klinge. Nachdem Sie alle Punkte getroffen haben, wiederholen Sie den Vorgang vollständig auf der beschädigten Klinge. Die Daten der beschädigten Klinge werden nur benötigt, um die Wirksamkeit der eingebetteten Empfindlichkeitsfunktionen zu bewerten.

Es ist nicht notwendig, die eingebetteten Empfindlichkeitsfunktionen selbst zu bestimmen. Ähnlich wie bei Frequenzgangfunktionen weisen die eingebetteten Empfindlichkeitsfunktionen Spitzen in der Nähe der Eigenfrequenzen der Struktur auf. Je höher der Wert der Funktionen ist, desto empfindlicher ist die Position gegenüber Beschädigungen zwischen den Punkten m und n.

Nehmen wir zum Beispiel die Amplituden der Funktion in der Nähe von 142 Hertz. Es ist klar, dass die Sensorpositionen, die den Quadraten in der ersten und dritten Spalte entsprechen, am empfindlichsten auf den Schaden reagieren. Beachten Sie, dass diese Positionen anhand von Daten bestimmt wurden, die mit einem fehlerfreien Blade erfasst wurden.

Die Differenz zwischen den Frequenzgangfunktionen, die aus der gesunden Klinge bestimmt wurden, und den Frequenzgangfunktionen, die aus der beschädigten Klinge bestimmt wurden, zeigt, dass die eingebetteten Empfindlichkeitsfunktionen sehr effektiv bei der Vorhersage der Stellen auf der Klinge sind, die am empfindlichsten auf Beschädigungen reagieren, wie die Ähnlichkeit zwischen diesen beiden Diagrammen zeigt. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Daten erfassen, die zum Bestimmen der eingebetteten Empfindlichkeitsfunktionen einer Struktur erforderlich sind. Obwohl dieses Verfahren an einem Blatt einer Windkraftanlage demonstriert wird, ist es auf jede Struktur anwendbar, deren Reaktion mit einem Schlaghammer und einem Beschleunigungsmesser gemessen werden kann.