JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

The data acquisition procedure for determining embedded sensitivity functions is described. Data is acquired and representative results are shown for a residential scale wind turbine blade.

Abstract

فعالية العديد من التقنيات المراقبة الصحية هيكلية تعتمد على وضع أجهزة الاستشعار وموقع القوات الإدخال. خوارزميات لتحديد الاستشعار الأمثل وإجبار المواقع عادة ما تتطلب البيانات، إما مقلد أو قياسها، من بنية تالف. توفر وظائف حساسية جزءا لا يتجزأ من هذا النهج لتحديد أفضل المتاح موقع استشعار للكشف عن الأضرار مع البيانات فقط من هيكل صحي. في هذا الفيديو ومخطوطة، ويرد الإجراء الحصول على البيانات وأفضل الممارسات لتحديد وظائف حساسية جزءا لا يتجزأ من هيكل. يتم الحصول على وظائف استجابة التردد المستخدمة في حساب المهام حساسية مضمن باستخدام اختبار تأثير مشروط. يتم الحصول على البيانات وأظهرت نتائج ممثل عن نطاق سكني شفرة توربينات الرياح. استراتيجيات لتقييم جودة البيانات التي يتم الحصول عليها يتم توفيرها من خلال مظاهرة من عملية الحصول على البيانات.

Introduction

العديد من التقنيات المراقبة الصحية هيكلية تعتمد على التغيرات في وظائف استجابة التردد قياس (FRFs) للكشف عن الأضرار ضمن هيكل. ومع ذلك، فإن عددا قليلا من هذه الأساليب معالجة كيفية تحديد مواضع الاستشعار و / أو مواقع القوة المدخلات التي من شأنها زيادة فعالية طريقة للكشف عن الأضرار. وظائف حساسية جزءا لا يتجزأ من (كلية العلوم التربوية) يمكن استخدامها لتحديد حساسية من الاتحاد الروماني لتغيير المحلية في خصائص المواد هيكل و. ولذلك، لأن الضرر النتائج عادة في التغيير المحلي في صلابة، التخميد، أو كتلة من الهيكل، وتوفر كلية العلوم التربوية طريقة لتحديد أفضل أجهزة الاستشعار وقوة مواقع لتقنيات المراقبة الصحية على أساس FRF.

والغرض من هذا الفيديو ومخطوطة غير بالتفاصيل عملية الحصول على البيانات وأفضل الممارسات لتحديد كلية العلوم التربوية للهيكل. وتشمل عملية تحديد FRFs مختلف من اختبار تأثير مشروط، والتي يتم تنفيذها بواسطة مثيرة لstructuإعادة بمطرقة تأثير الوسائط وقياس ردها مع التسارع. في هذا العمل، وهيكل يجري اختبارها هو 1.2 متر نطاق سكني توربينات الرياح شفرة. الهدف من الاختبار والتحليل هو تحديد مواقع أجهزة الاستشعار التي هي الأكثر حساسية للتلف النصل. ثم يمكن استخدام هذه المواقع أجهزة الاستشعار في نظام المراقبة الصحية الهيكلي لمراقبة شفرة عن الضرر.

إلى جانب استخدام كلية العلوم التربوية لتحديد المواقع استشعار الأكثر فعالية لاستخدامها في نظام المراقبة الصحية الهيكلي، ويمكن أيضا العثور عدة خوارزميات الاستشعار وضع المثلى التي ظهرت في الأدب. في [كرامر]، كرامر تكرارا تقييم قدرة مجموعة من أجهزة الاستشعار لمراقبة وسائط نظام. وفي الآونة الأخيرة، تم تطوير الخوارزميات الجينية 1-3 والشبكات العصبية 4 لتحديد المواقع وأجهزة الاستشعار الأمثل. في 5، ويستخدم نهج النظرية الافتراضية التي تأخذ في الاعتبار خطر الاصابة بأنواع مختلفة من الأخطاءوتوزيع معدلات الضرر. في 6، والاستدانة نموذج العنصر المحدود لتحديد المواقع استشعار الأكثر احتمالا للكشف عن الأضرار. في معظم خوارزميات الاستشعار وضع قدم في الأدب، وبيانات عن الهيكل التالفة، سواء محاكاة أو قياسها، مطلوب. ميزة واحدة من النهج حساسية جزءا لا يتجزأ من أن المواقع استشعار يمكن تحديد من بنية صحية.

ميزة أخرى لكلية العلوم التربوية هي أن خصائص المواد ليس من الضروري أن يعرف بشكل واضح. بدلا من ذلك، خصائص المواد هي "جزء لا يتجزأ" في التعبير عن FRFs النظام. لذلك، كل ما هو مطلوب لحساب كلية العلوم التربوية هي مجموعة من FRFs قياسها في مواقع معينة الإدخال / الإخراج. على وجه التحديد، وحساسية من الاتحاد الروماني (H كيه) تحسب من استجابة قياسها ي أشر إلى مدخلا عند نقطة ك، إلى تغيير في صلابة (K بالمليون) بين نقاط م و nهو

figure-introduction-2811

أين figure-introduction-2956 هو كلية العلوم التربوية بوصفها وظيفة من التردد، ω 7-9. الإجراء لقياس FRFs المطلوبة لحساب الجانب الأيمن من المعادلة (1) هو مفصل في القسم التالي وأظهر في شريط الفيديو.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

التحضير 1. مرحلة ما قبل الاختبار

  1. تصميم وتصنيع المباراة الاختبار. تصميم لاعبا اساسيا لتكرار شروط الحدود واقعية عن طريق اختيار مواقع الترباس لمطابقة المواقع متزايدة من النصل. اختيار الصلب لاعبا اساسيا للحد من مساهمة من المباراة إلى الاستجابة الديناميكية للعينة الاختبار.
    1. الترباس نصل إلى العرف تي قوس.
    2. المشبك اعبا اساسيا على طاولة مصنوعة من الحديد.
  2. تحديد ووضع علامة شبكة من مواقع التأثير.
    1. اختيار 30 نقطة التي تغطي شفرة بأكملها.
    2. يشير علامة مع علامة أو الشمع القلم وعدد كمرجع. قياس المسافات نقطة باستخدام شريط قياس لاستخدامها لاحقا في التمثيل المرئي للنتائج.
  3. اختيار ومعايرة التسارع.
    1. اختيار محور واحد، 10 فولت / ز التسارع. تأكد من اختيار التسارع مع حساسية المناسبة من أجل تجنب إثقال كاهل أجهزة الاستشعار ولتحقيق إشارة إلى جيدةنسب -noise. أيضا، تأكد من أن نطاق الترددات من أجهزة الاستشعار كافية للقبض على مدى التردد من الفائدة للعينة الاختبار.
    2. معايرة كل أجهزة الاستشعار.
      1. ونعلق أجهزة الاستشعار لشاكر باليد خرجها هو قوة تيرة واحدة بلغت قوته 9.81 م / ث 2 التربيعي (أي 1 غرام).
      2. قياس الاستجابة لمدة 2 ثانية.
      3. تحديد جذر تربيعي مدى الاستجابة من قراءات البرنامج.
      4. مضاعفة السعة التربيعي من 1000 إلى تحديد عامل المعايرة لالتسارع في وحدات بالسيارات / ز.
  4. اختر مطرقة ورأس المطرقة.
    1. اختر مطرقة تأثير مع وجود حساسية من 11.2 فولت / N. تأكد من تحديد مطرقة الذي يثير فيه الكفاية عينة اختبار في كل من السعة والتردد النطاق.
    2. اختر رأس النايلون. تأكد من تحديد طرف المطرقة التي تثير بما فيه الكفاية عينة اختبار في كل من السعة والتردد النطاق.
    3. شاركnnect المطرقة لنظام الحصول على البيانات مع كابل BNC.
  5. تحديد مواقع أجهزة الاستشعار ونعلق أجهزة الاستشعار (الشكل 4).
    1. اختيار مواقع على نقاط م ون على جانبي موقع الضرر.
    2. جبل التسارع الثالث في مكان ك. وسيتم استخدام البيانات من هذه استشعار للتحقق من صحة نتائج التحليل وظيفة حساسية المضمنة.
    3. إرفاق التسارع باستخدام الغراء عظمى. السماح للالغراء سوبر لضبط تماما قبل إجراء اختبار تأثير.
  6. المعلمات اختبار الاختيار في واجهة المستخدم الرسومية الحصول على البيانات.
    1. تمكين مزدوج كشف تضررا.
    2. ضبط تردد أخذ العينات إلى 25،600 هرتز. نطاق الترددات التي يمكن استخدامها، ومن ثم فإن 12،800 هرتز.
    3. ضبط الوقت العينة إلى 1 ثانية.
    4. حدد القناة مطرقة كقناة الزناد. تعيين مستوى الزناد إلى 10 في الاتحاد الأوروبي.
    5. تعيين طول ما قبل الزناد إلى 5٪ من إجمالي عينة وقت. ما قبل رالبيانات مناور هو البيانات التي تم جمعها قبل بدء الحصول على البيانات التي تم تخزينها في منطقة عازلة. ومن المهم لاسترداد وحفظ هذه البيانات بحيث يتم التقاط الحدث تأثير كامل.
    6. حدد مقدر H1 FRF. يفترض هذا مقدر أن هناك الضوضاء على القنوات استجابة والضجيج لا على قناة قوة.
      ملاحظة: لا بيانات نافذة خلال الاستحواذ. ويمكن تطبيق النوافذ في مرحلة ما بعد المعالجة، إذا لزم الأمر.
    7. أدخل التسارع والمعلومات مطرقة، بما في ذلك العوامل المعايرة والملاحظات تحديد الهوية.
    8. حفظ الإعدادات لحفظ السجلات ولاستخدامها في التجارب المستقبلية.

2. اختبار تأثير على شفرة صحي

  1. نقطة التأثير 1 بالمطرقة. عندما تتجاوز السعة من قوة تأثير مستوى الزناد المختار، سيتم تشغيل نظام الحصول على البيانات وسوف البيانات، بما في ذلك مبلغ محدد من البيانات قبل الزناد، ويبدأ تسجيل.
    1. خلال acquisitio البياناتن، ومراقبة القنوات لتفادي أي قناة لقطة والآثار مزدوجة من خلال مراقبة تاريخها الوقت المعروض في البرنامج الحصول على البيانات.
    2. خلال الحصول على البيانات، ومراقبة التماسك لكل قناة التسارع لتقييم جودة البيانات التي يحصل عليها من خلال مراقبة مؤامرة التماسك في البرنامج الحصول على البيانات.
  2. كرر الخطوة 2.1 أربع مرات أكثر في النقطة (1).
    1. استخدام سعة تأثير متسقة لجميع الآثار.
  3. كرر الخطوات من 2.1 و 2.2 لجميع النقاط.

3. اختبار تأثير على شفرة التالفة

  1. كرر القسم 2 على شفرة التالفة من أجل جمع البيانات من أجل التحقق من صحة النتائج جزءا لا يتجزأ من وظيفة حساسية. باستثناء التغيير في عينة اختبار، يتم الاحتفاظ كافة المعلمات اختبار نفسه.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

ويبين الشكل 1 وظيفة حساسية جزءا لا يتجزأ نموذجية. مماثلة لFRF، وكلية العلوم التربوية ديه قمم بالقرب من الترددات الطبيعية للهيكل. ارتفاع قيمة كلية العلوم التربوية، وأكثر حساسية الموقع للضرر بين نقاط م ون. كل من ثلاثين نقطة اختبار عل?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

وينبغي تصميم التركيبات اختبار لتكرار شروط الحدود واقعية بحيث أن النتائج سوف تكون قابلة للتطبيق في ظل ظروف التشغيل. اختيار عدد من نقاط التأثير المستخدمة في الاختبار هي مفاضلة بين وجود القرار المكانية كافية ووقت الاختبار. حدد مطرقة على أساس حجم عينة الاختبار ومدى الت?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

الكتاب ليس لديهم الاعترافات.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
AccelerometerPCB356B11three used in testing
Impact hammerPCB086C01
Data acquisition cardNI9234
DAQ chasis NIcDAQ-9171or similar
SoftwareMATLAB
Super glueLoctite454
Handheld ShakerPCB394C06for calibration 

References

  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 optimization in structural health monitoring using evolutionary strategy. Review Of Qnde. 25, 1687-1693 (2006).
  3. Raich, A. M., Liszkai, T. R. Multi-objective optimization of sensor and excitation layouts for frequency response function-based structural damage identification. Comput-Aided Civinfrastructure Eng. 27 (2), 95-117 (2012).
  4. Worden, K., Burrows, A. P. Optimal sensor placement for fault detection. Eng Struct. 23 (8), 885-901 (2001).
  5. Flynn, E. B., Todd, M. D. A Bayesian approach to optimal sensor placement for structural health monitoring with application to active sensing. Mech Syst Signal Pr. 24 (4), 891-903 (2010).
  6. Markmiller, J., Chang, F. Sensor network optimization for a passive sensing impact detection technique. Struct Health Monit. 9 (1), 25-39 (2010).
  7. Yang, C., Adams, D., Yoo, S., Kim, H. An embedded sensitivity approach for diagnosing system-level noise and vibration problems. J. Sound Vibration. 269 (3), 1063-1081 (2004).
  8. Yang, C., Adams, D. Predicting changes in vibration behavior using first- and second-order iterative embedded sensitivity functions. J. Sound Vibration. 323 (1), 173-193 (2009).
  9. Yang, C., Adams, D. A Damage Identification Technique based on Embedded Sensitivity Analysis and Optimization Processes. J. Sound Vibration. 333 (14), 3109-3119 (2013).
  10. Rocklin, G. T., Crowley, J., Vold, H. A comparison of the H1, H2, and Hv frequency response functions. Proc. Of IMAC III. 1, 272-278 (1985).
  11. Meyer, J., Adams, D., Silvers, J. Embedded Sensitivity Functions for improving the effectiveness of vibro-acoustic modulation and damage detection on wind turbine blades. ASME 2014 DSCC, , (2014).
  12. Guratzsch, R., Mahadevan, S. Structural health monitoring sensor placement optimization under uncertainty. AIAA J. 48 (7), 1281-1289 (2010).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

110

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved