Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Inspection and monitoring of engineering structures by means of optical displacement sensors based on interferometry techniques

Łukaszewski D., Sałbut L., Kujawińska M., Dymny G.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 12

87-91

EN

Inspection and monitoring of engineering structures require simple, fast and remote acquisition, processing and visualization of relevant measuring data. Systems which utilize all above requirements are fundamental for Structural Health Monitoring (SHM). All necessary information should refer to safety threshold and sent to end user, who can accurately assess the health of an object in short time and schedule necessary actions in order to prevent accidences. The paper presents the novel approach to optical displacements sensors. Authors describe low-cost in-plane displacement and strain sensors for monitoring in crucial regions of big civil engineering structures (square millimeters area around welds, joints etc.) by means of two interferometry techniques: Grating Interferometry (GI) and Digital Speckle Pattern Interferometry (DSPI). In principle both of the methods applied have their specific requirements and can be used as complementary ones. GI requires specimen grating attached to the flat surface of an object under test, but it is the unique technique which may provide the information about fatigue process and increased residual stresses. DSPI works with a rough object surface, but due to differential measurements cannot be simply used for long time monitoring but to explore the actual behavior of a structure. We present both sensors working separately, but also we propose the technique which enables usage of the DSPI for long time or periodic monitoring by combining it in one sensor with GI in order to increase number of possible applications of the system. Both sensors can be manufactured by using low - cost replication technologies. The paper presents their mechanical and optical design along with laboratory tests of their main modules which are the sensor heads in the form of monolithic (plastic) and cavity waveguides. Finally, the exemplary applications of sensors in laboratory tests and on exemplary frame truss structure are presented and assessed.

PL

Kontrola i monitoring konstrukcji inżynierskich wymaga prostej, szybkiej i zdalnej akwizycji oraz przetwarzania i wizualizacji danych pomiarowych. Systemy spełniające powyższe wymagania są niezbędne do monitorowania stanu technicznego konstrukcji (ang. Structural Health Monitoring - SHM). Dane uzyskiwane przez systemy monitoringu powinny odnosić się do założonych poziomów bezpieczeństwa i być wysłane do końcowego użytkownika, aby mógł on w krótkim czasie ocenić stan obiektu i zaplanować niezbędne działania celem zapobiegnięcia wypadkom. W artykule zaprezentowano nowe podejście do optycznych czujników przemieszczeń. Opisano niskokosztową głowicę interferometryczną wykorzystującą metodę interferometrii siatkowej i cyfrowej interferometrii plamkowej do pomiarów przemieszczenia i odkształcenia w płaszczyźnie. Przedstawiono jej zastosowanie w monitoringu newralgicznych punktów wielkogabarytowych konstrukcji inżynierskich (regiony wokół spawów, połączeń itp.). W pracy przedstawiono również projekt mechaniczny i optyczny czujników oraz testy laboratoryjne ich głównych modułów (falowodowych głowic pomiarowych). Na koniec przedstawiono aplikację opracowanych czujników na przykładowej konstrukcji kratownicowej.

2

Interferometr multispektralny do pomiaru długości płytek wzorcowych klasy K

Pakuła A., Sałbut L., Łukaszewski D., Wengierow M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2009

|

Vol. 58, nr 1

405-413

PL

Przedstawiony niżej tekst opisuje problem pomiaru długości długich płytek wzorcowych klasy K, o długości do 1000 mm, przy wykorzystaniu interferometru multispektralnego. W artykule przedstawiono wymagania, założenia i koncepcję interferometru multispektralnego opartego na układzie Twymana-Greena z automatyczną analizą obrazów prążkowych, wykorzystującego promieniowanie o długości fali: λ₁ = 632,8 nm i λ₂ = 543 nm.

EN

The paper is dedicated to a problem of long gauge blocks, class K, length measurements. The main concept, requirements and asumptions concerning the multispectral interferometer based on the Twyman-Green setup with automatic fringe pattern analysis, working with the laser wavelengths λ₁= 632.8 nm and λ₂ = 543 nm were presented.

3

Numeryczna symulacja interferometru multispektralnego do pomiaru długości płytek

Wengierow M., Sałbut L.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2008

|

Vol. 57, nr 2

195-204

PL

Przedstawiony niżej tekst opisuje numeryczną symulację interferometru do pomiaru długości płytek. W artykule przedstawiono koncepcję generacji syntetycznych interferogramów oraz algorytmu automatycznej analizy obrazu, umożliwiającego uwzględnienie wpływu czynników związanych z warunkami otoczenia, szumami oraz konfiguracją układu interferometru, w celu wprowadzenia poprawek do ostatecznego wyniku pomiaru.

EN

The paper describes numerical simulation of a multispectral interferometer for gauge blocks length measurement. In the article we show a concept of synthesic interferograms generation and automatic fringe pattern analysis algorithm. This algorithm takes into account the influence of environmental conditions, noises and interferometer configuration itself. It allows us to add correction to final measurement results.

4

Możliwości wykorzystania interferometrii siatkowej oraz metody tensometrycznej w pomiarach odkształceń magnetostrykcyjnych

Kuczyński K., Sałbut L., Bieńkowski A., Dymny G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2007

|

R. 83, nr 1

77-81

PL

Odkształcenie magnetostrykcyjne magnetyka jest to względna zmiana wymiarów liniowych materiału w procesie jego magnesowania. Badania własności magnetostrykcyjnych magnetyków mają istotne znaczenie ze względu na zastosowanie tych materiałów w urządzeniach cywilnych i wojskowych, takich jak sonary, tłumiki drgań, mikro-napędy oraz przetworniki pomiarowe.

EN

Magnetostrictive effect consist in changes of the dimensions of the material during the process of magnetization of soft magnetic material. Such soft magnetic materials are used in civil and military mechatronic devices, devices for vibration control, actuators and sensor applications.

5

Ekstensometry optyczne z falowodowymi głowicami interferometrycznymi

Sałbut L., Kujawińska M., Krężel J., Dymny G.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 217

115-120

EN

Optical methods of strain measurement are a generic technology, which support life cycle performance, safety and reliability assesments and design optimization of objects varying in scale from micro-machines to civil engineering structures like buildings and bridges. Interferometric grid/moire fringe and image correlation based methods from a powerful set of tools for use in strain field analysis. One of the most useful optical methods for in-plane displacement/strain measurement and monitoring is grating interferometry. In the paper a new miniaturized optical extensometers based on low cost waveguide grating interferometric head are presented. Due to insensivity to vibration, small dimensions and weight, wire-less connections and automated fringe pattern analysis they can be used for measurement of displacements distribution in micro areas and for constant or periodic strain monitoring in crucial points of engineering structures.

6

Application of indentation-strength in bending medhods for KIC evaluation of alumina ceramics

Szutkowska M., Boniecki M., Sałbut L.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

219-223

EN

The modified indentation-strength methods for determination of the fracture toughness by measurement an indentation induced controlled Vickers crack growth in bending (ICVC) and bending stress of a specimen with Vickers cracks (ISB) were presented. The external stress field a was applied to the indented specimen in the indentation induced controlled Vickers crack growth in bending method (ICVC). Thus the total stress intensity factor KT (known as the effective fracture toughness) is the sum of the residual stress intensity factor KRD and the applied stress intensity factor KA. The fracture toughness KIC and the dimensionless parameter % characterizing the integrated effect of the residual indentation stress field nearby the Vickers indent were determined from the slope and the intercept of the interpolating function respectively. The relationship of in-plane and out of plane displacements and strains near the Vickers indentation and cracks with the K!C was analyzed. The grating interferometry method was used for this purpose.

PL

Zostały przedstawione zmodyfikowane wgłębnikowo-wytrzymałościowe metody wyznaczania odporności na pękanie przy stabilnym wzroście pęknięć Vickersa podczas próby zginania (ICVC) i poprzez pomiar naprężenia zginającego próbki z pęknięciami Vickersa (ISB). Przy stabilnym wzroście pęknięć Vickersa próbka z naniesionymi pęknięciami Vickersa (metoda ICVC) została poddana zewnętrznemu polu naprężeń a. Wówczas całkowity współczynnik intensywności naprężeń KT (znany jako efektywna odporność na pękanie) jest sumą szczątkowego współczynnika intensywności naprężeń KRD i współczynnika intensywności naprężeń KA pochodzącego od przyłożonego naprężenia. Odporność na pękanie wyznaczono z nachylenia prostej a współczynnik charakteryzujący pole naprężeń szczątkowych x w otoczeniu odcisku Vickersa z przecięcia prostej z osią rzędnych. Analizowano zależność przemieszczenia i odkształcenia w płaszczyźnie i poza płaszczyzną w otoczeniu odcisku Vickersa oraz pęknięć. Do tego celu zastosowano metodę interferometrii siatkowej.

7

Ekstensometria optyczna z wykorzystaniem interferometrii siatkowej ze sprzężonymi rzędami dyfrakcyjnymi

Sałbut L.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2006

|

z. 213

3-78

PL

Rosnące wymagania dotyczące niezawodności oraz bezpieczeństwa eksploatacji różnego rodzaju obiektów technicznych wymuszają rozwój metod i urządzeń służących do pomiarów przemieszczeń i odkształceń elementów konstrukcji zarówno na etapie ich projektowania, wytwarzania, jak i użytkowania. Wychodząc naprzeciw tym wymaganiom, w pracy przedstawiono, opracowaną przez autora, nową rodzinę zautomatyzowanych ekstensometrów interferencyjnych z wykorzystaniem interferometrii siatkowej ze sprzężonymi rzędami dyfrakcyjnymi. W pierwszej części omówione zostały podstawy teoretyczne interferometrii siatkowej oraz przykłady istniejących interferometrów. Szczególną uwagę zwrócono na opis interferometrów z głowicą trójzwierciadlaną oraz siatkową. Następnie przedstawiono modyfikacje laboratoryjnego interferometru siatkowego LIS wraz z elementami szacowania niepewności pomiaru. Na przykładzie badania różnego typu złącz pokazano możliwości wykorzystania LIS w optonumerycznych hybrydowych metodach badań. W drugiej części pracy zostały zaprezentowane, opracowane przez autora, nowe laserowe ekstensometry interferencyjne: zautomatyzowany laserowy ekstensometr siatkowy LES oraz rodzina falowodowych mikroekstensometrów siatkowych FaMiS. Ekstensometr LES jest w pełni zautomatyzowanym urządzeniem umożliwiającym prowadzenie pomiarów bezpośrednio na maszynach wytrzymałościowych. Mikroekstensometry FaMiS umożliwiają pomiary lokalnych przemieszczeń/odkształceń i są wykorzystywane do badań mikroobiektów. Szczegółowo przeanalizowano ich konstrukcję i własności oraz podano przykłady zastosowań. W podsumowaniu zasygnalizowano kierunki dalszych prac związanych z budową niskonakładowych zintegrowanych mikroekstensometrów do badania elementów mikrosystemów typu MEMS/MOEMS.

EN

Optical methods of strain measurement constitute a generic technology which supports life cycle performance, safety and reliability assessments, and the design optimization of objects varying in scale from micro-machines to civil engineering structures. One of the most useful optical methods for in-plane displacement/strain measurement and monitoring is grating interferometry. In this work new optical extensometers, based on grating interferometry, are presented. In the first part, theoretical principles of grating interferometry are described and a review of existing interferometers with three-mirror and grating (achromatic) heads is presented. Foliowing this, a modification of the laboratory grating interferometer (LIS) is described and the uncertainty of in-plane displacement measurement is evaluated. For the examples of material joints, testing the usefulness of LIS in opto-numerical hybrid techniques is shown. In the second part, a new family of optical extensometers is introduced. The laser grating extensometer (LES) is a fully automated device which can work directly on the loading machine. The wave-guide grating microcxtensometers (FaMiS) can be used for microelement testing. The design and properties of these extensometers are analysed in detail, and examples of their applications in material engineering and micromechanics are presented. The final section outlines directions for further work connected with the design of low-cost, integrated, interferometric micro-exten-someters for MEMS/MOEMS testing.

8

Stosowanie trzciny pospolitej w odwadnianiu osadów ściekowych stabilizowanych

Kalisz L., Sałbut L.

Inżynieria Ekologiczna

|

2004

|

Nr 9

131--137

EN

The paper presents the results of extensive research concerning dewatering of aerobically and anaerobically stabilized sludge on reed beds. The research was carried out on technical scale in two sewage treatment plants. The results obtained enabled to define basic parameters and effects of dewatering the stabilized sludge under the Polish climatic conditions.

9

Active microelements testing by interferometer using pulse microlaser

Sałbut L., Styk A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

233-236

EN

Increasing applications of active microelements (incl. micromembranes and micromirrors) introduce unprecedented requirements concerning their design and testing. The paper presents a concept of optical measurement system and methodology for out-of-plane displacement testing of such active microelements. The system is based on Twyman-Green microinterferometer working with a pulse microlaser. It gives the possibility to combine capabilities of stroboscopic and pulse interferometry methods for determination of dynamic behaviour of active microelements, especially vibration amplitude and phase analysis. In the paper special attention is given to the problem of influence of microlaser pulse parameters on the testing capabilities of the interferometric system. The exemplary results of measurements performed on micromembrane with active PZT layer and micromirror activated electrostatically are presented.

PL

Rosnący zakres zastosowań mikroelementów aktywnych (m.in. mikromembran i mikrozwierciadeł) powoduje wzrost wymagań dotyczących ich konstruowania i badań. W artykule prezentowany jest interferometryczny system pomiarowy oraz metodyka badań przemieszczeń pozapłaszczyznowych mikroelementów. System bazuje na konfiguracji Twymana-Greena z wykorzystaniem mikrolasera impulsowego. Stwarza to możliwość zastosowania technik stroboskopowych i impulsowych do badania amplitudy i fazy drgających mikroelementów aktywnych. Dużą uwagę poświęcono analizie wpływu parametrów impulsu na wynik pomiaru. Przedstawiono przykładowe wyniki badań mikromembrany z aktywną warstwą PZT oraz mikrozwierciadła pobudzanego elektrostatycznie.

10

Determination of Displacement and Strain Fields in Al2O3-FeNi42 Brazed Joints by FEM and Automated Grating Interferometry

Golański D., Włosiński W., Kujawińska M., Sałbut L.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2003

|

Vol. 51, nr 4

347-359

EN

The need for strain and stress estimation in ceramic-metal joints requires application of adequate tools that would be able to describe the joint behaviour under applied load precisely. For this purpose we have introduced the automated grating interferometry (GI) method which was used as the high resolution experimental tool to measure the displacement field in brazed Al2O3-FeNi42 joints subjected to four-point bending. The finite element method was applied to verify the results, but also to read the raw data from experimental for further analysis. The measurements and analysis have been narrawed to the C-M interface zone with 3 mm width. The results of displacement distribution from GI and FEM showed good correlation, although the quantitive agreement depends on several conditions, laying both on experimental and numerical sides which are discussed. It is expected that coupling GI with FEM could allow to establish a joint hybrid method od stress estimation by transferring measured raw data into FEM analysis.

11

Interferometryczne stanowisko do badań materiałowych i mechanicznych elementów MEMS

Sałbut L.

Elektronizacja : podzespoły i zastosowania elektroniki

|

2002

|

nr 7-8

18-21

12

Projekt i wykonanie laserowego ekstensometru siatkowego do polowej analizy rokładów odkształceń w elementach konstrukcyjnych

Boroński D., Giesko T., Sałbut L.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2001

|

z. 68

103-110

PL

W pracy przedstawiono projekt i realizację laserowego ekstensometru siatkowego, umożliwiającego pomiar odkształceń lokalnych oraz wyznaczanie ich rozkładów w obszarach nieciągłości geometrycznych i materiałowych elementów konstukcyjnych oraz próbek materiałowych. Dla uzyskania możliwości automatycznej pracy systemu pomiarowego, w budowie ekstensometru zastosowano nowoczesne elementy wykonawcze oraz komputerowe techniki sterowania oraz rejestracji i przetwarzania danych. Zintegrowanie ekstensometru z nowoczesnymi maszynami do badań w warunkach obciążeń zmiennych pozwoliło uzyskać w pełni automatyczny system do polowej analizy rozkładów przemieszczeń i odkształceń.

EN

The design and realisation of the laser grating interferometer LES for full field strain analysis in structural parts was presented in the paper. In the ekstensometer modern drives and computer control and data acquisition techniques were used for automation of strain investigations. The integration of laser grating ekstensometer with the fatigue machine makes possible automatic measurements of local displacements and strains in the variable loading conditions.