Advanced Signal Processing Methods for Inspection of Aircraft Structural Materials

• Autorzy: Lysenko Iuliia , Eremenko Volodymyr , Kuts Yurii , Protasov Anatoliy , Uchanin Valentin

Identyfikatory

DOI

10.2478/tar-2020-0008

Warianty tytułu

PL

Zaawansowane metody kontroli materiałów w strukturach statków powietrznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aircraft, their assemblies, and units must provide high durability and reliability, and maintain mechanical and technological characteristics throughout the life span of the aircraft. Different elements of aircraft structures work under mechanical loads, over a wide temperature range, with varying degrees of exposure to corrosive environments. Aircraft structural materials have a variation in the characteristics values and require the various testing methods for their inspection. In many NDT methods applied in aviation materials testing, signals that could be represented by a narrowband processes model are used. Known methods of their processing are focused on determining and analyzing the signals amplitude characteristics, but the information resource contained in phase characteristics is not used. In the article, the methodology for signal processing and determining phase characteristics in the time domain are discussed. It is based on the combination of the discrete Hilbert transform and the deterministic and statistical methods of the phase measurement. There are given examples of the application of the methodology for pulsed eddy current testing of electrically conductive materials and products, ultrasonic thickness measurement of products made of materials have significant ultrasonic attenuation, the realization impulse variant of acoustic impedance flaw detection of products made of composite materials. The examples have shown that the proposed signal processing methodology enables to determine new information parameters and signal characteristics for the industry, and extend the scope of known NDT methods.

PL

Samoloty, ich zespoły i jednostki muszą zapewniać wysoką trwałość i niezawodność oraz utrzymywać właściwości mechaniczne i technologiczne przez cały okres użytkowania statku powietrznego. Różne elementy konstrukcji lotniczych pracują pod obciążeniami mechanicznymi, w szerokim zakresie temperatur, z różnym stopniem narażenia na środowiska korozyjne. Materiały konstrukcyjne statków powietrznych różnią się właściwościami i wymagają różnych metod testowania w celu ich kontroli. W wielu metodach NDT stosowanych w testowaniu materiałów lotniczych sygnały, które mogą być badane stosowany jest model procesów wąskopasmowych. Znane metody ich przetwarzania koncentrują się na określeniu i analizie charakterystyk amplitudy sygnałów, ale zasoby informacyjne zawarte w charakterystyce fazowej nie są wykorzystywane. W artykule omówiono metodologię przetwarzania sygnału i określania charakterystyk fazowych w domenie czasowej. Opiera się on na kombinacji dyskretnej transformaty Hilberta oraz deterministycznych i statystycznych metod pomiaru fazy. W pracy podano przykłady zastosowania metodyki badań pulsacyjnych prądów wirowych materiałów i produktów przewodzących prąd. Ultradźwiękowy pomiar grubości wyrobów wykonanych z materiałów ma znaczne tłumienie ultradźwięków, wariant realizacji defektu impedancji akustycznej wykrywania wad wykonanych z materiałów kompozytowych. Przykłady pokazały, że proponowana metodologia przetwarzania sygnału umożliwia określenie nowych parametrów informacji i charakterystyk sygnału dla materiałów oraz rozszerza zakres znanych metod NDT.

Słowa kluczowe

EN

signal processing methodology; signal characteristics; information parameters; aviation materials testing

PL

metodologia przetwarzania sygnału; charakterystyka sygnału; parametry informacyjne; testowanie materiałów lotniczych

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 2 (259)
• Strony: 27--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14, rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Lysenko Iuliia

• Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Prosp. Peremohy 37, Kyiv, Ukraine, 03056

autor

Eremenko Volodymyr

• Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Prosp. Peremohy 37, Kyiv, Ukraine, 03056

autor

Kuts Yurii

• Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Prosp. Peremohy 37, Kyiv, Ukraine, 03056

autor

Protasov Anatoliy

• Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Prosp. Peremohy 37, Kyiv, Ukraine, 03056

autor

Uchanin Valentin

• Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Naukova St. 5, Lviv, Ukraine, 79060

Bibliografia

• [1] Ostash, O., Fedirko, V., Uchanin, V. Bychkov, S., Moliar, O., Semenets, O., Kravets, V. and Derecha, V., 2007, Fracture mechanics and strength of materials (in Ukrainian), Vol. 9. Strength and durability of airplane materials and structural elements (in Ukrainian), Lviv, Spolom.
• [2] Sophian, A., Tian, G. Y., Taylor, D. and Rudlin, J., 2002, Design of a pulsed eddy current sensor for detection of defects in aircraft lap-joints, Sensors and Actuators, 101 (2002), pp. 92-98.
• [3] Ostash, O., Uchanin, V., Semenets, O., Holovatyuk, Y., Kovalchuk, L. and Derecha, V., 2018, Evaluation of Aluminium Alloys Degradation in Aging Aircraft, Research in Nondestructive evaluation, 29:3, pp. 156-166
• [4] Kuts, y., Monchenko, O., Bystra, I., and Oliinyk, Y., 2019, Phase method of ultrasonic pulse-echo thickness measurement of products made of structural materials (in Ukrainian), Interservise, Kyiv.
• [5] Eremenko, V., Pereidenko, A. and Suslov, E., 2013, Universal Journal of Engineering Science, Vol. 1 (3), pp. 95-109.
• [6] Bendat, J. S. and Piersol, A. G., 2010, Random Data: Analysis and Measurement Procedures, Wiley, Hoboken, NJ.
• [7] Lyons, R. G., 2004, Understanding digital signal processing, Upper Saddle River, A Prentice Hall PTR Publication.
• [8] Mardia, K. V., and Jupp, P. E., 2000, Directional Statistics, Wiley, Hoboken, NJ.
• [9] Fisher, N., 2000, Statistical analysis of circular data, Cambridge: Cambridge University Press, UK.
• [10] Kuts, Y., Protasov, A., Lysenko, I., Dugin, O., Bliznuk, O. and Uchanin V., 2017, IEEE First Ukraine Conference on electrical and Computer engineering, Kyiv, May 29 - June 2, pp. 826-829.
• [11] Derhunov, O., Kuts, y., Monchenko, O., Shengur, S. and Oliinyk, Y., 2018, Improvement of ultrasonic testing method for materials with significant attenuation, eastern-european Journal of enterprise Technologies, 1/9(91), pp. 54-61.
• [12] Galagan, R., 2019, Theoretical foundations of ultrasonic non-destructive testing (in Ukrainian), Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv.
• [13] Eremenko, V., Suslov, E, Protasov, A. and Pavlenko, Zh., 2016, Hilbert Transform Utilization for Additional Informative Features Receiving at the Pulsed Impedance Testing of Composite Materials, (in Ukrainian), KPI Science News, 1, pp. 117-123.
• [14] Eremenko, V., Suslov, E., Protasov, A. and Lysenko, I., 2016, Using Hilbert Transform for Signal Processing in Mechanical Impedance Analysis, 19th World Conference on Non-Destructive Testing 2016, NDT.net Issue: 2016-07, pp. 1-8.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).