Técnicas de Medição Baseadas na Função de Resposta em Frequência para Detecção de Dano Baseada na Impedância Eletromecânica
Os sistemas de monitoramento de
integridade estrutural, (SHM - Structural Health
Monitoring), possuem vasta possibilidade de
atuação, permitindo reduzir os elevados gastos
com manutenção em estruturas críticas onde o
grau de confiabilidade é determinante, como na
infraestrutura civil e em estruturas aeronáuticas.
Portanto, possuem relevância científica e
econômica. Dentre os diversos métodos de
SHM, o método baseado na impedância
eletromecânica (E/M) possui como vantagem a
fácil implementação por meio de transdutores
piezelétricos de baixo custo. Esse método
utiliza o efeito piezelétrico para estabelecer
uma relação entre a impedância mecânica da
estrutura monitorada e a impedância elétrica
do transdutor, permitindo medir mudanças na
estrutura mecânica por meio da impedância
elétrica do transdutor. Existem dois tipos de
técnicas de medição baseados na impedância
eletromecânica: a técnica da impedância
eletromecânica (E/M) convencional e técnica
baseada na função de resposta em frequência
(FRF). A detecção do dano é realizada por
meio da comparação entre assinaturas de
impedância da estrutura considerada íntegra
e danificada, feita utilizando-se índices de
dano. As técnicas E/M convencional e FRF
precisam ser precisas o suficiente para evitar
falsas detecções e sensíveis o suficiente para
detectar o dano estrutural desde o seu começo.
Foram realizados testes experimentais com
dois transdutores acoplados em uma barra e
uma placa de alumínio para realizar os ensaios
de precisão e sensibilidade. Os resultados
comparam características importantes das duas
técnicas de medição, E/M convencional e FRF,
quanto à precisão e à sensibilidade, de forma a
contribuir para o desenvolvimento dos sistemas
de SHM.
Técnicas de Medição Baseadas na Função de Resposta em Frequência para Detecção de Dano Baseada na Impedância Eletromecânica
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DOI: 10.22533/at.ed.75719110715
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Palavras-chave: SHM, Impedância Eletromecânica, FRF, transdutores piezelétricos
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Keywords: SHM, Electromechanical Impedance, FRF, Piezoelectric transducers
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Abstract:
Structural Health Monitoring
(SHM) systems have a wide range of
applications. The SHM systems have scientific
and economic relevance allowing reducing the high maintenance costs in critical structures where the degree of reliability is
determinant, such as in civil infrastructure and aeronautical structures. There are
several SHM methods, such as acoustic emission, however the method based on
electromechanical impedance (E/M) has the advantage of being easily implemented
using low cost piezoelectric transducers. The electromechanical impedance method
uses the piezoelectric effect to establish a relationship between the mechanical
impedance of the monitored structure and the electrical impedance of the transducer,
enabling to measure changes in the mechanical structure through the electrical
impedance of the transducer. There are two types of measurement techniques
based on electromechanical impedance: the conventional electromechanical (E/M)
impedance technique and frequency response function (FRF) technique. The damage
detection was performed comparing the healthy structure impedance signature with
the testing impedance signature by calculating damage metric indices. Therefore, the
main measurements techniques used by impedance based systems, conventional
EMI and FRF, need to be precise enough to avoid false diagnosis and to be sensitive
enough to detect the damage since its beginning. Experimental tests were performed
with two transducers coupled to a bar and an aluminum plate to perform precision and
sensitivity tests. The experimental results compared both measurement techniques,
conventional E/M and FRF, in relation of precision and sensitivity parameters and it
can support the improvement of SHM systems based on electromechanical impedance
method.
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Número de páginas: 15
- Caio Henrique Rodrigues
- Guilherme Silva Bergamim
