Protocolo de toma de datos para la determinación de funciones de sensibilidad Embedded

El objetivo general de este procedimiento es determinar las funciones de sensibilidad incorporadas de una estructura. El procedimiento se demostrará en una pala de turbina eólica a escala residencial. Este método puede ayudar a responder preguntas clave relacionadas con el monitoreo de la salud estructural, como cómo cambiará la respuesta de una estructura debido a daños en un lugar determinado.

La principal ventaja de esta técnica es que proporciona un método para modelar una estructura basado en datos medidos experimentalmente, eliminando la necesidad de conocer parámetros específicos de masa, rigidez y amortiguamiento. Comience con el diseño de un dispositivo de prueba para replicar condiciones de contorno realistas. En este ejemplo, las ubicaciones de los pernos se preparan para que coincidan con las ubicaciones de montaje de la hoja.

Fabrica el accesorio de acero para minimizar la contribución del accesorio a la respuesta dinámica de la muestra de prueba. Ensamble el accesorio atornillando primero la cuchilla al soporte en T personalizado y luego sujetando el accesorio a una mesa de acero. Ahora, identifique y marque una cuadrícula de ubicaciones de impacto en la hoja.

Use un marcador o un bolígrafo de cera para marcar y numerar 30 puntos que abarquen toda la hoja. A continuación, mida la posición relativa del punto para utilizarla como representación visual de los resultados de la prueba. A continuación, prepare acelerómetros de un solo eje de 10 milivoltios por g.

Elegir la sensibilidad adecuada de su acelerómetro es fundamental para obtener una buena relación señal-ruido. Además, asegúrese de que el rango de frecuencia del acelerómetro sea suficiente para capturar el rango de frecuencia de interés de su muestra. Calibra cada sensor.

Conecte un sensor a un agitador de mano que puede emitir una fuerza de frecuencia única de 9,81 metros por segundo al cuadrado. Mida la respuesta del sensor durante dos segundos de agitación. La salida de fuerza se proporciona en la lectura del software.

Multiplique la amplitud RMS por 1000 para determinar el factor de calibración del acelerómetro en milivoltios por g. El siguiente paso es preparar un martillo de impacto que tenga una sensibilidad de 11,2 milivoltios por newton. Asegúrese de que el martillo pueda excitar la muestra de prueba tanto en amplitud como en frecuencia.

Luego, coloque una punta de nailon en el martillo que no comprometa su función. Por último, conecte el martillo al sistema de adquisición de datos a través de un cable BNC. Ahora, identifique las ubicaciones de los sensores en la cuchilla y fije los acelerómetros con superpegamento.

Elija ubicaciones en los puntos m y n a ambos lados de la ubicación dañada. A continuación, monte un tercer acelerómetro en la ubicación k. Los datos de este sensor se utilizarán para validar los resultados del análisis de la función de sensibilidad incorporada.

Abra la GUI de adquisición de datos. Primero, habilite la detección de doble impacto. A continuación, ajuste la frecuencia de muestreo a 10, 240 hercios.

El rango de frecuencia utilizable es la mitad de la frecuencia de muestreo. En tercer lugar, establezca el tiempo de muestreo en un segundo. En cuarto lugar, seleccione el canal del martillo como canal de disparo y ajuste el nivel del disparo a 10 newtons.

En quinto lugar, ajuste la longitud del predisparo al 5% del tiempo total de la muestra. Los datos previos al disparo son datos recopilados y almacenados en un búfer antes de que se inicie el sistema de adquisición de datos. Es importante recuperar y guardar estos datos para que se capture todo el evento de impacto.

En sexto lugar, seleccione el estimador H1 FRF que supone que hay ruido en los canales de respuesta y no hay ruido en el canal de fuerza. Por último, introduzca la información del acelerómetro y del martillo, incluidos los factores de calibración y las notas de identificación. A continuación, guarde la configuración para el mantenimiento de registros y para su uso en pruebas futuras.

Una vez que el superpegamento utilizado para fijar los sensores se haya curado por completo, impacte el punto uno con el martillo. Cuando la amplitud de la fuerza de impacto supere el nivel de disparo elegido, se activará el sistema de adquisición de datos y se comenzarán a registrar los datos, incluida la cantidad seleccionada de datos previos al disparo. Durante la adquisición de datos, supervise los canales en el software para evitar recortes y dobles impactos.

Además, observe el gráfico de coherencia para evaluar más a fondo la calidad de los datos adquiridos. No ventana los datos durante la adquisición. Punto de impacto uno cuatro veces más con amplitudes de impacto constantes.

A continuación, repita este proceso para cada punto seleccionado en la hoja. Después de impactar todos los puntos, repita el proceso por completo en la cuchilla dañada. Los datos de la cuchilla dañada solo son necesarios para evaluar la eficacia de las funciones de sensibilidad integradas.

No es necesario determinar las funciones de sensibilidad incorporadas por sí mismas. Al igual que las funciones de respuesta de frecuencia, las funciones de sensibilidad incorporadas tienen picos cerca de las frecuencias naturales de la estructura. Cuanto mayor sea el valor de las funciones, más sensible será la ubicación a los daños entre los puntos m y n.

Tomemos, por ejemplo, las amplitudes de la función cerca de 142 hercios. Está claro que las ubicaciones de los sensores correspondientes a los cuadrados de la primera y tercera columna son las más sensibles al daño. Tenga en cuenta que estas ubicaciones se determinaron a partir de los datos adquiridos con una hoja en buen estado.

La diferencia entre las funciones de respuesta de frecuencia determinadas a partir de la hoja sana y las funciones de respuesta de frecuencia determinadas a partir de la hoja dañada muestra que las funciones de sensibilidad incorporadas son muy efectivas para predecir las ubicaciones de la hoja que son más sensibles al daño, como lo demuestra la similitud entre estos dos gráficos. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo adquirir los datos necesarios para determinar las funciones de sensibilidad integradas de una estructura. Aunque se ha demostrado en la pala de un aerogenerador, este procedimiento es aplicable a cualquier estructura cuya respuesta pueda medirse con un martillo de impacto y un acelerómetro.