Data Acquisition Protocollo per la determinazione delle funzioni di sensibilità embedded

L'obiettivo generale di questa procedura è determinare le funzioni di sensibilità incorporate di una struttura. La procedura sarà dimostrata su una pala di turbina eolica su scala residenziale. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave relative al monitoraggio della salute strutturale, ad esempio come cambierà la risposta di una struttura a causa di danni in una determinata posizione.

Il vantaggio principale di questa tecnica è che fornisce un metodo per modellare una struttura basata su dati misurati sperimentalmente, eliminando la necessità di conoscere parametri specifici per massa, rigidità e smorzamento. Inizia con la progettazione di un dispositivo di prova per replicare condizioni al contorno realistiche. In questo esempio, le posizioni dei bulloni sono preparate in modo che corrispondano alle posizioni di montaggio della pala.

Fabbricare l'attrezzatura in acciaio per ridurre al minimo il contributo dell'attrezzatura alla risposta dinamica del campione di prova. Assemblare l'attrezzatura imbullonando prima la lama alla staffa a T personalizzata e poi fissando l'attrezzatura a un tavolo in acciaio. A questo punto, identificare e contrassegnare una griglia di punti di impatto sulla pala.

Usa un pennarello o una penna a cera per segnare e numerare 30 punti che coprono l'intera lama. Quindi, misurare la posizione relativa del punto da utilizzare per la rappresentazione visiva dei risultati del test. Quindi, preparare accelerometri ad asse singolo da 10 millivolt per g.

La scelta della sensibilità corretta dell'accelerometro è fondamentale per ottenere un buon rapporto segnale/rumore. Inoltre, assicurati che la gamma di frequenza dell'accelerometro sia sufficiente per catturare la gamma di frequenza di interesse del tuo campione. Calibrare ciascun sensore.

Collegare un sensore a un agitatore portatile in grado di emettere una singola forza di frequenza di 9,81 metri al secondo quadrato. Misurare la risposta del sensore per due secondi di agitazione. L'uscita della forza è fornita nella lettura del software.

Moltiplicare l'ampiezza RMS per 1000 per determinare il fattore di calibrazione per l'accelerometro in millivolt per g. Il passo successivo è preparare un martello a percussione che abbia una sensibilità di 11,2 millivolt per newton. Assicurarsi che il martello possa eccitare il campione di prova sia in ampiezza che in frequenza.

Quindi, attacca una punta di nylon al martello che non ne comprometta la funzione. Infine, collegare il martello al sistema di acquisizione dati tramite un cavo BNC. Ora, identifica le posizioni dei sensori sulla lama e attacca gli accelerometri con la super colla.

Scegliere le posizioni nei punti m e n su entrambi i lati della posizione danneggiata. Quindi, montare un terzo accelerometro nella posizione k. I dati di questo sensore verranno utilizzati per convalidare i risultati dell'analisi della funzione di sensibilità incorporata.

Aprire la GUI di acquisizione dati. Innanzitutto, abilita il rilevamento del doppio colpo. Quindi, impostare la frequenza di campionamento su 10, 240 hertz.

La gamma di frequenza utilizzabile è la metà della frequenza di campionamento. In terzo luogo, impostare il tempo di campionamento su un secondo. In quarto luogo, selezionare il canale del martello come canale di trigger e impostare il livello di trigger su 10 newton.

In quinto luogo, impostare la lunghezza del pre-trigger al 5% del tempo di campionamento totale. I dati di pre-trigger vengono raccolti e memorizzati in un buffer prima dell'avvio del sistema di acquisizione dati. È importante recuperare e salvare questi dati in modo che venga catturato l'intero evento di impatto.

Sesto, selezionare lo stimatore FRF H1 che presuppone che ci sia rumore sui canali di risposta e nessun rumore sul canale di forza. Infine, inserisci le informazioni sull'accelerometro e sul martello, inclusi i fattori di calibrazione e le note di identificazione. Quindi, salvare le impostazioni per la conservazione dei record e per l'utilizzo in test futuri.

Una volta che la super colla utilizzata per fissare i sensori si è completamente indurita, colpisci il punto uno con il martello. Quando l'ampiezza della forza d'impatto supera il livello di attivazione scelto, il sistema di acquisizione dati viene attivato e i dati, inclusa la quantità selezionata di dati pre-attivazione, iniziano a registrare. Durante l'acquisizione dei dati, monitorare i canali nel software per evitare clipping e doppi impatti.

Inoltre, osservare il grafico di coerenza per valutare ulteriormente la qualità dei dati acquisiti. Non finestrare i dati durante l'acquisizione. Punto di impatto altre quattro volte con ampiezze di impatto costanti.

Quindi, ripetere questo processo per ogni punto selezionato sulla lama. Dopo aver colpito tutti i punti, ripetere il processo interamente sulla lama danneggiata. I dati della pala danneggiata sono necessari solo per valutare l'efficacia delle funzioni di sensibilità integrate.

Non è necessario determinare le funzioni di sensibilità incorporate. Analogamente alle funzioni di risposta in frequenza, le funzioni di sensibilità incorporate hanno picchi vicini alle frequenze naturali della struttura. Più alto è il valore delle funzioni, più sensibile è la posizione ai danni tra i punti m e n.

Prendiamo, ad esempio, le ampiezze della funzione vicino a 142 Hertz. È chiaro che le posizioni dei sensori corrispondenti ai quadrati nella prima e nella terza colonna sono le più sensibili al danno. Si noti che queste posizioni sono state determinate dai dati acquisiti con un blade integro.

La differenza tra le funzioni di risposta in frequenza determinate dalla pala sana e le funzioni di risposta in frequenza determinate dalla pala danneggiata mostra che le funzioni di sensibilità incorporate sono molto efficaci nel prevedere le posizioni sulla pala che sono più sensibili ai danni, come evidenziato dalla somiglianza tra questi due grafici. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come acquisire i dati necessari per determinare le funzioni di sensibilità incorporate di una struttura. Sebbene sia dimostrata su una pala di una turbina eolica, questa procedura è applicabile a qualsiasi struttura la cui risposta può essere misurata con un martello a percussione e un accelerometro.