Method Article

데이터 수집 프로토콜 임베디드 감도 기능을 결정하는

DOI:

10.3791/53690

⸱

April 20th, 2016

 ,  , 
1Laboratory for Systems Integrity and Reliability (LASIR), Vanderbilt University, 2Mechanical Engineering, Purdue University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

임베디드 감도 함수를 결정하기 위한 데이터 수집 절차에 대해 설명합니다. 데이터를 수집하고 주거용 규모의 풍력 터빈 블레이드에 대한 대표적인 결과를 보여줍니다.

Abstract

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많은 구조 상태 모니터링 기술의 효과는 센서의 배치 및 입력 힘의 위치에 의존한다. 최적의 센서를 결정하고 일반적으로 위치를 강제하기위한 알고리즘은 손상된 구조에서 데이터, 시뮬레이션 또는 측정 중 하나가 필요합니다. 임베디드 감도 함수는 건강한 구조 만 데이터 손상을 검출하기 위해 가능한 최선의 센서 위치를 결정하는 방법을 제공한다. 이 동영상과 논문에서, 데이터 수집 방법 및 구조를 포함 감도 함수를 결정하기위한 가장 좋은 방법은 제시된다. 임베디드 감도 함수의 계산에 사용 된 주파수 응답 함수는 모달 충격 시험을 사용하여 획득된다. 데이터 취득 및 담당자 결과는 주거 규모의 풍력 터빈 블레이드에 대해 표시됩니다. 데이터의 품질을 평가하기위한 전략은 데이터 수집 프로세스의 데모 중 제공된다 획득된다.

Introduction

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많은 구조 상태 모니터링 기술들은 구조 내의 손상을 검출하기 위해 측정 된 주파수 응답 함수 (주파수 재사용 계수)의 변화에​​ 의존한다. 그러나, 이들 방법의 일부는 손상을 검출하는 방법의 효과를 극대화 센서 게재 및 / 또는 입력 힘의 위치를​​ 결정하는 방법을 다룬다. 임베디드 감도 함수 (ESFs)는 구조의 재료 특성의 변화에​​ 로컬 FRF의 감도를 결정하기 위해 사용될 수있다. 손상은 일반적으로 강성, 감쇠 또는 구조물의 질량 로컬 변경을 초래하므로 따라서 ESFs는 FRF 기반 건강 모니터링 기술에 가장 힘 센서의 위치를​​ 결정하는 방법을 제공한다.

동영상 및 원고의 목적은 구체적으로 데이터 수집 프로세스와 구조 ESFs를 결정하는 최상의 방법이다. 방법은 구조물의 여진에 의해 수행된다 모달 충격 시험에서 다양한 주파수 재사용 계수를 결정하는 단계를 포함하는모달 충격 망치로 다시 가속도계와의 반응을 측정. 이 연구에서 시험되는 구조는 1.2 m 신청 규모의 풍력 터빈 블레이드이다. 테스트 및 분석의 목적은 블레이드의 손상에 가장 민감 센서 위치를 식별하는 것이다. 이러한 센서 위치는 손상 블레이드를 모니터링하는 구조적 상태 모니터링 방식에서 사용될 수있다.

구조적 상태 모니....

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Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. 사전 테스트 준비

  1. 설계 및 테스트 픽스처를 제작. 블레이드의 장착 위치와 일치하도록 볼트 위치를 선택하여 실제 경계 조건을 복제하는 조명기 디자인. 시험편의 동적 응답 고정구의 기여를 최소화하기위한 고정구 강을 선택.
    1. 사용자 정의 t-브래킷에 블레이드 볼트.
    2. 스틸 테이블에 고정 클램프.
  2. 확인하고 충격 위치의 그리드를 표시합니다.
    1. 전체 블레이드에 걸쳐 30 점을 선택합니다.
    2. 마크는 참조 마커 또는 왁스 펜과 번호를 가리 킵니다. 결과의 시각적 표현에 나중에 사용하기 위해 줄자를 사용하여 포인트 간격을 측정한다.
  3. 선택 및 가속도계를 보정.
    1. 하나의 축, 10 MV / g 가속도계를 선택합니다. 센서 과부하를 방지하는 좋은 신호 대를 달성하기 위해 적절한 감도와 가속도계를 선택해야합니다-noise 비율. 또한, 센서의 주파수 범위 시험편에 대한 관심의 주파수 범위를 캡처하기에 충분해야.
    2. 각각의 센서를 보정합니다.
      1. 출력이 9.81 m / 초 2 실효 (즉, 1g)의 크기와 단일 주파수 힘 휴대용 통에 센서를 부착합니다.
      2. 2 초 동안 응....

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Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

도 1은 일반적인 임베디드 감도 함수를 나타낸다. FRF 마찬가지로, ESF는 구조물의 고유 진동수 부근의 피크를 갖는다. ESF의 값이 높을수록, 더 중요한 위치를 점 m 및 n은 간 손상이다. 풍력 터빈 블레이드 테스트 서른 포인트들 각각은 고유 ESF있다. 이러한 손상은 ESFs 가장 민감 할 것이다 센서 위치를 결정하기 위해 비교 될 수있다. 예를 들어, 그림 2는 142 Hz의 근처 ESFs의 진폭을 보여줍니다. 이 플롯으로부터, 첫 번째와 세 번째 열의 사각형에 대응하는 위치 센서가 파손 가장 민감한 것이 명백하다. 이 위치는 건강한 날로부터 수집 된 데이터에서 결정합니다.

도 3은 건강 데이터로부터 결정된 주파수 재사용 계수 .......

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

테스트기구는 결과 작동 조건 하에서 적용되도록 실제 경계 조건을 복제하도록 설계되어야한다. 테스트에 사용 된 충격 점의 수의 선택은 충분한 공간 해상도 및 테스트 시간을 갖는 사이의 트레이드 오프이다. 시험편의 크기와 관심의 주파수 범위에 기초하여 해머를 선택한다. 일반적으로, 주파수 대역 여기 넓은 해머 작아. 그러나, 작은 망치는 일반적으로 낮은 진폭 힘을 생산하고 있습니다. 충격 해머는 충격의 시간 이력을 측정하는 힘 게이지로 계측된다. 해머 팁의 형태는 여기의 주파수 범위에 영향을 미친다. 열심히 팁, 여기의 폭 넓은 주파수 대역. 슈퍼 접착제 부착 재료에 의해 응답의 감쇄를 최소화하기 위해, 예를 들면, 왁스를 통해 선택된다.

상기 데이터 수집 소프트웨어에 사설하기 위해 이중 히트 감지 사용이중 충격이 발생하면 으로가 나타냅니다. 그들은 더 넓은, 더 반복 힘 스펙트럼을 생산하기 때문에 단일 영향 바람직하다. 힘의 크기는 선택된 트리거 레벨을 초과하는 경우, 데이터 .......

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개 아무것도 없어.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 어떤 승인이 없습니다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
속도계PCB356B11테스트에 사용된 세 가지
임팩트 해머PCB086C01
데이터 수집 카드NI9234
DAQ 추적 NIcDAQ-9171또는 유사한
소프트웨어MATLAB
Super glueLoctite454
휴대용 쉐이커PCB394C06보정 
가

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Singh, N., Joshi, M. Optimization of location and number of sensors for structural health monitoring using genetic algorithm. Mater Forum. 33, 359-367 (2009).
  2. Gao, H., Rose, J. Ultrasonic sensor placement optimiza....

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