Selection of piezoceramic sensor parameters for damage detection and localization system

• Autorzy: Klepka A. , Ambroziński Ł.

Warianty tytułu

PL

Dobór parametrów przetworników piezoceramicznych do systemu detekcji i lokalizacji uszkodzeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Damage detection method based on Lamb waves propagation phenomena are increasingly used as a tool for Structural Health Monitoring (SHM) and Nondestructive Testing and Evaluation (NDT/E). Phenomena connected with wave propagation and interaction with damages are very complex and complicated. In many cases depends on sensors/actuators location, electronic system design, sensor shape, frequency range of excitation or sensors properties. Actuator/sensor selection based only on specification sheet can be insufficient, so time and frequency analysis have to be applied to signals acquired when an examined transducer was attached to a plate. In this paper sensor study on the transducer used for Lamb waves generation and acquisition has been presented. Robustness of the array consisting of chosen transducers has been verified with the scanning vibrometer.

PL

Metody detekcji uszkodzeń oparte o zjawiska propagacji fal Lamba są coraz częściej używane w systemach SHM oraz do nieniszczących metod badań i oceny stanu konstrukcji. Zjawiska związane z propagacją fali oraz jej interakcji z uszkodzeniami są złożone i skomplikowane. W wielu przypadkach zalezą od rozmieszczenia nadajników/odbiorników, układu elektronicznego i jego parametrów elektrycznych, kształtu elementu piezoceramicznego, zakresu częstotliwości wymuszenia czy właściwości samego przetwornika piezoceramicznego (PZT). Wybór elementów PZT tylko na podstawie danych zawartych w specyfikacji nie zawsze jest wystarczający. Konieczne jest przeprowadzenie analiz układu składającego się z badanej struktury oraz przetwornika. W artykule przedstawiono analizę czujników wykorzystywanych do wymuszania struktury oraz do akwizycji sygnałów odpowiedzi. Poprawność przeprowadzonych testów została zweryfikowana z wykorzystaniem wibrometru laserowego.

Słowa kluczowe

EN

Lamb waves; damage detection; piezoceramics transducers; phased array technique

PL

fale Lamba; detekcja uszkodzeń; przetworniki piezoceramiczne; technika phased array

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 4(56)
• Strony: 17--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Klepka A.

autor

Ambroziński Ł.

• Department of Robotics and Mechatronics AGH - University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. [phone],

Bibliografia

• [1]. Giurgiutiu V. “Structural Health Monitoring with piezoelectric wafer active sensors” Elsevier Inc. 2008.
• [2]. Zhongqing Su, Lin Ye, YeLu. “Guided Lamb waves for identification of damage in composite structures: A review” Journal of Sound and Vibration 295 (2006) 753-780.
• [3]. Giurgiutiu V (2005), “Tuned Lamb wave excitation and detection with piezoelectric wafer active sensors for structural health monitoring.” Journal of Intelligent Material Systems and Structures 16, 291-305.
• [4]. Alleyne D. and P. Cawley (1991), "A two-dimensional Fourier transform method for the measurement of propagating multimode signals" Journal of the Acoustical Society of America 89(3) pp.1159-1168.
• [5]. M. Veidt C. T. Ng S. Hames and T. Wattinger "Imaging Laminar Damage in Plates using Lamb Wave Beamforming" Advanced Materials Research Vols. 47-50 (2008) pp 666-669.
• [6]. T. Stepinski, P. Wu, E. Martinez, “Ultrasonic inspection of copper canisters using phase arrays” NDTnet 1998 March, Vol. 3 No. 3.
• [7]. L. Moreau B. Drinkwater P. Wilcox “Ultrasonic Imaging Algorithms With Limited Transmission Cycles for Rapid Nondestructive Evaluation” Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 56, no. 9, September 2009.
• [8]. M. Nikolov V. Behar “Analysis and Optimization of Medical Ultrasound Imaging Using the Effective Aperture Approach” Cybernetics and information technologies Volume 5, No 2, Sofia 2005.
• [9]. L. Mažeika R. Kažys A. Maciulevičius “Optimization of transducer arrays parameters for efficient excitation of Lamb waves” ISSN 1392-2114 Ultragarsas (ultrasound), Vol.62, No.4, 2007.
• [10]. Su Z. and L. Ye (2009): “Identification of Damage Using Lamb Waves From Fundamentals to Applications” Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 65.
• [11]. Z. Su, L. Ye, “Identification of Damage Using Lamb Waves” Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics, Vol. 48, 346 p. 2009 [978-1-84882-783-7].
• [12]. S. C. Wooh, Y. Shi “Optimum beam steering of linear phased arrays” Wave Motion 29 (1999) 245-265.
• [13]. Q. Wang, S. Yuan “Baseline-free damage imaging method for lamb wave based structural health monitoring” IV ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials.