Monitorowanie naprężeń w elementach konstrukcyjnych za pomocą czujnika mikropaskowego

• Autorzy: Łopato P. , Herbko M.

Identyfikatory

DOI

10.26357/BNiD.2018.032

Warianty tytułu

EN

Strain monitoring in structural elements by microstrip sensor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono analizę numeryczną przetworników mikorpaskowych z kołowymi promiennikami do badania odkształceń materiałów i pośrednio naprężeń w nich występujących. W przypadku tego rodzaju czujników odkształcenie wyznaczane jest poprzez pomiar współczynnika odbicia S11, który reprezentuje stosunek mocy sygnału odbitego do mocy sygnału wejściowego. Pomiar dokonywany jest w dziedzinie częstotliwości. Do oceny wartości odkształcenia wykorzystywane jest przesunięcie częstotliwości rezonansowej wywołane zmianą geometrii rezonatora. Zaproponowane w pracy przetworniki mogą być alternatywą dla czujników tensometrycznych. W tym artykule zbadano czułość przetworników wykonanych na laminatach o różnej przenikalności elektrycznej.

EN

In this work, a numerical analysis of circular microstrip sensors to assess deformation of materials and indirectly strain is presented. In this type of sensors, the reflection coefficient S11 is measured to determine strain value. Reflection coefficient represents the ratio of the power of reflected signal to the power of input signal. The coefficient is measured in frequency domain. The shift of resonant frequency caused by deformation of resonator is used to evaluate the strain value. This kind of transducer can be alternative to a strain gauge. In this article, the sensitivity of transducers made on laminates with different permittivity was evaluated.

Słowa kluczowe

PL

czujnik naprężeń; czujnik mikropaskowy; technika mikrofalowa; SHM; badania nieniszczące

EN

strain sensor; microstrip sensor; microwave technique; SHM; nondestructive testing

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Badania Nieniszczące i Diagnostyka
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 4
• Strony: 9--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.,rys., tab.

Twórcy

autor

Łopato P.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Herbko M.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• [1] G. Capellari, E. Chatzi,S. Mariani, “Cost-Benefit Optimization of Structural Health Monitoring Sensor Networks,” Sensor, 18(7),2174, 2018,
• [2] Y. Q, Ni, K. Y, Wong, “Integrating Bridge Structural Health Monitoring and Condition-Based Maintenance Management,” 4th International Workshop on Civil Structural Health Monitoring, 2012 Nov 6-8, Berlin, Germany,
• [3] J. Manojlović, P. Janković, “Bridge measuring circuits in the strain gauge sensor configuration” Mechanical Engineering, 2013, 11(1), pp, 75-84,
• [4] D. Betz, Thursby G. J., Culshaw B., Staszewski W. J., “ Advanced of a fibres Bragg grating strain gauge rosette,” Jounral of Lightwave Technology, 24(2), pp, 1019-1026,
• [5] J. Sirohi, I. Chopra, “Fundamental Understanding of Piezoelectric Strain Sensors,” Journal of Inteligent Material Systems and Structures, 2000, 11(4), pp,246-257,
• [6] G. Psuj, T. Chady, M. Enokizono, T. Todaka, “Stress evaluation in nonoriented electrical steel samples by observation of vector magnetic flux under static and rotating field conditions,” International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 2014, 44(3,4), pp, 339-347,
• [7] U. Tata, H. Huang, R. L. Carter, Chiao J. C. ,, “Exploiting a patch antenna for strain measurements,” Measurement Science and Technology, vol, 20 pp, 1-7, 2009,
• [8] A. Benchirouf, R. Zichner, C. Muller, O. Kanoun, “Electromagnetic Simulation of Flexible Strain Sensor based Microstrip Patch Antenna,” International Journal of Microwave and Optical Technology, vol 6-I, pp,397-401, 2015,
• [9] ] W. Wang, H. Ge , T. Liu T. ,, Liu M,, ”Study of Patch Antennas for Strain Measurement,” Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVIII), 40:313-321, 2015,
• [10] P. Lopato, M. Herbko, “Microwave Structural Health Monitoring Sensor for Deformation Measurement of Bended Steel Structures: Influence of Curvature Effect,” Radioengineering, 26(4), pp, 1060-1066, 2017,
• [11] P. Lopato, M. Herbko, “A Circular Microstrip Antenna Sensor for Direction Sensitive Strain Evaluation,” Sensors, 18(1), 310, 2018,
• [12] A. Daliri, A. Galehdar, W. S. Rowe, K. Ghorbani, S. John, “Utilising microstrip patch antenna strain sensors for structural health monitoring,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 23(2), 2012,
• [13] A. Daliri, A. Galehdar, S. John, W. S. T. Rowe, K. Ghorbani, “Slotted circular microstrip patch antenna application in strain based strucutural health monitoring,” AIAC 14 Fourteenth Australian International Aerospace Congress, Melbourne, Australia, 28 February–3 March 2011,
• [14] A. Daliri, A. Galehdar, W. S. T. Rowe, S. John, C. H. Wang, K. Ghorbani, “Quality factor effect on the wireless range of microstrip patch antenna strain sensors,” Sensor, 14(1), pp, 595-605, 2014,
• [15] C. A. Balanis, “Antenna theory, third edition,” John Wiley & Sons, Hoboken, 2005,
• [16] J. A. Dobrowolski ”Technika Wielkich Częstotliwości,”Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2011.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).