Onderzoek naar het potentieel van enkelvoudig gebogen dunne piëzo-elektrische transducers voor het oogsten van energie en structurele gezondheidsmonitoring

De belangrijkste reikwijdte van ons onderzoek is het uitgebreid evalueren van onze nieuw uitgevonden, sensor beton vibratie energie oogstmachine, vergeleken met onze bestaande sensor die beton trilling sensor is voor energieoogst, evenals structurele gezondheidsmonitoring. Recente ontwikkelingen in het veld zijn onder meer innovatief ontworpen lokale sensoren, zoals DCVS, DCVH en de Tipizodal-variant, die heel gemakkelijk dure extra's kunnen vervangen voor volledige 3D-modelanalyse en naadloos kunnen worden geïntegreerd met AAML- en UVM-technologie. Naar onze mening zijn de futuristische detectietechnologieën AI, ML geïntegreerd met deze elektrische sensoren, glasvezel en op visie gebaseerde detectie.

Sensorfusie en internet of things zijn veelbelovend voor onze toekomst. De belangrijkste uitdaging is de ontwikkeling van standalone pH-aangedreven autonome en miniatuur cloudgerichte data-acquisitiesystemen, die IOT-detectie in professionele zin kwalificeren. Onze nieuwe uitvinding, CVH, gebaseerd op een nieuw op topologie gebaseerd ontwerp geleid door mechanische principes, verhoogt de geoogste energie en de afgesneden kracht dramatisch en bestaat ook in SHM, of het nu gebaseerd is op de wereldwijde vibratietechnieken of de lokale elektromechanische impotentietechniek.

Controleer om te beginnen of de elektrische verbindingen van de piëzo-elektrische transducers tijdens het gietproces beschermd blijven. Plaats vervolgens de balk van gewapend beton in een ondersteunde opstelling met een effectieve overspanning van 1.100 millimeter voor experimenteel testen. Plaats vervolgens een schudder op een derde van de straal.

Sluit nu de uitgangen van de betontrillingssensor en de energieoogster voor beton aan op twee kanalen van een oscilloscoop. Bevestig een versnellingsmeter met een gevoeligheid van 100 millivolt per G in het midden van de bundel en sluit deze vervolgens aan op een ICP-versterker. Exciteer de straal van gewapend beton met behulp van de schudder in de suite-modus en voer de frequentiedomeinanalyse uit van de reacties van de betontrillingssensor, betontrilling, energieoogstmachine en versnellingsmeter.

Plaats vervolgens een excentrische roterende schudder in het midden van de straal. Sluit een snelheidsregelaar aan en stel deze in om de shaker te regelen. Om het vermogen te analyseren dat wordt gegenereerd door piëzo-transducers, bereidt u eerst een vermogensmeetcircuit voor door twee weerstanden, R1 en R2, in serie aan te sluiten op de piëzo-sensoren.

Sluit een oscilloscoop aan op R1 om de uitgangsspanning V2 te bewaken. Spanningsmetingen worden weergegeven in de oscilloscoop. Start de schudder om trillingen in de balk van gewapend beton op te wekken en pas de acceleratie aan met behulp van de snelheidsregelaar. Registreer met behulp van de oscilloscoop de uitgangsspanning V2 van elke sensor.

Bereken vervolgens het vermogen dat door elke sensor wordt gegenereerd op de verschillende acceleratieniveaus. Om het vermogensopslagpotentieel van de piëzo-transducers te beoordelen, stelt u het experimentele apparaat op zonder het vermogensmeetcircuit. Vervang het door een eenvoudig gelijkrichtercircuit met volledige brug.

Start de schudder en induceer trillingen in de balk van gewapend beton. Pas de versnelling van de schudder aan met behulp van de snelheidsregelaar. Meet en registreer met behulp van de oscilloscoop de uitgangsspanning VC van het gelijkrichtercircuit voor beide sensoren.

Bereken de totale opgeslagen energie en het gemiddelde vermogen dat in de condensator voor beide sensoren wordt bereikt, met behulp van de gegeven vergelijkingen. Voor structurele gezondheidsmonitoring sluit u een LCR-meter aan op het bureaublad voor het meten van de elektrische toegangssignatuur. Plaats een digitale thermometer om ervoor te zorgen dat tijdens het experiment een gelijkmatige kamertemperatuur wordt gehandhaafd.

Prikkel de sensoren door er een harmonisch elektrisch potentiaal over toe te passen bij hoge frequenties in suite-modus met de LCR-meter. Veroorzaakt vervolgens schade in de balk door één voor één gaten te boren. In het frequentiedomein werd de piekfrequentie geïdentificeerd op ongeveer 55 hertz voor zowel transducers als de versnellingsmeter, wat de eigenfrequentie van de bundel bevestigt.

Bij sinusvormige excitatie genereerde CVEH een consistent hogere spanning dan CVS over hetzelfde tijdsinterval. Over verschillende excitatiefrequenties en schudstanden produceerde CVEH consequent een hogere open circuitspanning dan CVS, vooral op een derde en halverwege posities van de straalondersteuning. Het door CVEH opgewekte vermogen nam aanzienlijk toe met de acceleratie, waarbij de vermogensverhoudingen stegen van 8,36 bij 15,19 meter per seconde in het kwadraat tot 13,01 bij 21,68 meter per seconde in het kwadraat.

Bij een middelpuntversnelling van 4,89 meter per seconde in het kwadraat laadde CVEH de condensator op in 236 seconden, vergeleken met 335 seconden door CVS. Bij een hogere acceleratie van 8,84 meter per seconde in het kwadraat behaalde CVEH een vermogen van 8,65 microwatt, ongeveer 1,68 keer dat van CVS bij 5,14 microwatt. Voor structurele gezondheidsmonitoring was de afwijking van de basislijnopnamehandtekeningen meer uitgesproken in de CVEH dan in de CVS, vooral na opeenvolgende schadestadia.

De wortel betekent dat de vierkante afwijkingswaarden tussen gezonde en beschadigde stadia consistent hoger waren in de CVEH dan in de CVS voor zowel geleiding als susceptie.