組み込み感度関数を決定するためのデータ収集プロトコル

Summary

埋め込まれた感度関数を決定するためのデータ収集手順が説明されています。住宅規模の風力タービンブレードのデータを取得し、代表的な結果を示します。

Abstract

多くの構造ヘルスモニタリング技術の有効性は、センサの配置と入力力の場所によって異なります。最適なセンサーを決定し、典型的には位置を強制するためのアルゴリズムは、損傷した構造のデータ、シミュレートまたは測定のいずれかを必要とします。組み込み感度関数は、健康的な構造からのデータだけで損傷を検出するために利用可能な最善のセンサーの位置を決定するためのアプローチを提供します。このビデオ原稿において、構造の埋め込み感度関数を決定するためのデータ取得手順とベストプラクティスを提示します。埋め込まれた感度関数の計算に使用される周波数応答関数は、モーダル衝撃試験を使用して取得されます。データが取得され、代表的な結果は、住宅規模の風力タービンブレードのために示されています。取得されるデータの品質を評価するための戦略は、データ取得処理のデモンストレーションの間に設けられています。

Introduction

多くの構造ヘルスモニタリング技術は、構造内の損傷を検出するために測定された周波数応答関数（FRFの）の変化に依存しています。しかしながら、これらの方法のいくつかは損傷を検出するための方法の有効性を最大化する、センサの配置および/または入力力の位置を決定する方法を扱います。埋め込まれた感度関数（のESF）構造の材料特性の局所的な変化に対するFRFの感度を決定することができます。損傷は通常、剛性、減衰、または構造の質量の局所的な変化をもたらすため、したがって、のESFは、FRFベースのヘルスモニタリング技術のための最高のセンサーと力の位置を決定するための方法を提供します。

このビデオと原稿の目的は、詳細にデータ取得処理と構造のためのESFを決定するためのベストプラクティスです。プロセス励磁structuによって行われるモーダル衝撃試験からの種々のFRFを決定することを含みますモーダルインパクトハンマーで再と加速度計との反応を測定します。この作業では、テストされている構造は、1.2メートルの住宅規模の風力タービンブレードです。試験および分析の目的は、ブレードの損傷に対して最も敏感であるセンサ位置を識別することです。これらのセンサの位置は、その後、損傷のブレードを監視するために、構造ヘルスモニタリング方式で使用することができます。

構造ヘルスモニタリング方式で使用するための最も効果的なセンサーの位置を決定するためのESFの使用に....

Protocol

1.プレテストの準備

1. 設計とテスト・フィクスチャを製作。ブレードの取り付け位置に合わせて、ボルトの位置を選択することで、現実的な境界条件を再現するために、固定具を設計します。試験片の動的応答にフィクスチャからの寄与を最小限にするために、固定具用の鋼を選択してください。
   1. カスタムトン-ブラケットに刃をボルト。
   2. スチールテーブルに固定具を固定します。
2. 特定し、インパクトの位置のグリッドをマーク。
   1. ブレード全体にまたがる30のポイントを選択してください。
   2. マークは、参考のために、マーカーやワックスペンと番号を指しています。結果を視覚的に表現したもので、後で使用するために巻尺を使用して、ポイント間隔を測定します。
3. 選択して、加速度計を校正。
   1. 単一の軸、10 mVの/ gの加速度計を選択してください。センサーの過負荷を回避し、良好な信号を達成するために、適切な感度と加速度計を選択してください-noise比率。また、センサの周波数範囲は試験片の対象の周波数範囲を捕捉するのに十分であることを確認してください。
   2. 各センサのキャリブレーションを行います。
      1. その出力は9.81メートル/秒²のrms（ すなわち 、1グラム）の大きさに単一周波数の力である手持ちシェーカーにセンサーを取り付けます。

Results

図1は、典型的な埋め込 ​​み感度関数を示しています。 FRFと同様に、ESFは、構造体の固有振動数付近のピークを有します。 ESFの値が高いほど、より感度の高い場所がポイントの、mとnとの間で破損することです。風力タービンブレードの試験30点の各々は、固有のESFを有します。これらのESFは、損傷に対して最も敏感であると思われるセンサ位置を決定するために比較することができます。例えば、 図2は、142 Hzの近くのESFの振幅を示しています。このプロットから、第1及び第3の列の正方形に対応するセンサ位置は損傷に対して最も敏感であることは明らかです。これらの場所は、健全なブレードから取得したデータから決定されることに注意してください。

図3は、健康からのデータから決定FRFの間のFRFで測定され.......

Discussion

結果は、運転条件下で適用されるであろうようにテストフィクスチャは、現実的な境界条件を複製するように設計されるべきです。試験のために使用される衝突点の数の選択は、十分な空間分解能とテスト時間を有するとのトレードオフです。試験片の大きさ、対象の周波数範囲に基づいて、ハンマーを選択します。一般的に、周波数範囲励起広い、ハンマー小さいです。しかし、より小さなハンマーは、一般的に低い振幅力を生み出します。インパクトハンマー衝撃の時刻歴を計測するためにフォースゲージが装備されています。ハンマーチップのタイプも、励起の周波数範囲に影響を与えます。硬い先端、励起の広い周波数帯域。スーパー接着剤は、マウント材料の応答の減衰を最小限に抑えるために、例えば、ワックスを介して選択されます。

データ収集ソフトウェアでは、電話交換するために、ダブルヒット検出を可能に二重の衝撃が発生した場合的に示しています。彼らはより広い、より再現力スペクトルを生成するので、単一の影響が望まれています。力の大きさは、選択されたトリガレベルを超えて上昇すると、データ収集が開始されます。時間データは、データ収集ソフトウェアによって.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
加速度計	PCB	356B11	3つのテストに使用
インパクト	ハンマーPCB	086C01
データ収集カード	NI	9234
DAQシャーシ	NI	cDAQ-9171	または同様の
ソフトウェア	MATLAB
スーパーグル	ーLoctite	454
ハンドヘルドシェーカーPCB		394C06	キャリブレーション用