Particle detection experiment for Applications Technology Satellite 1 /ATS-1/ Final report

Applications technology satellite particle detection experiment for measuring energy spectra of earth magnetic fiel

Identificación y localización de daños en estructuras activas con la técnica de la impedancia electromecánica (EMI) enfocada al monitoreo de la integridad estructural (SHM)

En esta tesis se presenta el uso de la técnica de impedancia electromecánica para la detección y localización de daños en estructuras activas bajo un enfoque de monitoreo estructural mediante pruebas experimentales. Dado que las señales obtenidas de las pruebas experimentales suelen presentar ruidos y grandes dispersiones, estas se homogenizan mediante las funciones de distribución normal, lo que permite estimar diferentes índices escalares para establecer la detección, cuantificación y localización de los daños cuando se comparan las señales capturadas de la estructura sin daño, denominada señal de referencia, con las de la estructura afectada por los daños, denominada señal de monitoreo. Se proponen tres pruebas experimentales en las que se inducen diferentes tipos de daño a las estructuras activas, y se usan transductores piezoeléctricos y un analizador de impedancia para detectar la presencia del daño, cuantificar su severidad y determinar su localización. En la primera prueba, los daños inducidos son marcas y perforaciones practicadas en el material de la estructura, con dimensiones controladas. La segunda prueba se realiza controlando dos tamaños para las perforaciones y cuatro distancias entre estas y el parche piezoeléctrico. Las mediciones de impedancia eléctrica son desacopladas tanto antes como después de inducir los daños en la estructura activa. En la última prueba, el daño estructural se formula como la pérdida de torque de apriete en uniones pernadas. Se encontró que los índices estadísticos usados son criterios adecuados para determinar la presencia del daño en la estructura, así como su severidad y su localización con respecto a la del transductor piezoeléctrico. Esto se concluye al observar las diferencias entre los índices calculados a partir de mediciones de impedancia eléctrica en la estructura intacta con respecto a las mediciones realizadas después de inducir daños en diferentes etapas y ubicaciones.This thesis presents the use of the electro-mechanical impedance technique for the detection and localization of damage in active structures under a structural monitoring approach by means of experimental tests. Since the signals obtained from experimental tests usually present noises and large dispersions, these are homogenized by means of normal distribution functions, which allows estimating different scalar indices to establish the detection, quantification and localization of damage when comparing the signals captured from the undamaged structure, called reference signal, with those from the structure affected by damage, called monitoring signal. Three experimental tests are proposed in which different types of damage are induced to active structures, and piezoelectric transducers and an impedance analyzer are used to detect the presence of damage, quantify its severity, and determine its location. In the first test, the induced damages are marks and holes drilled in the material of the structure, with controlled dimensions. The second test is performed by controlling two sizes for the perforations and four distances between the perforations and the piezoelectric patch. Electrical impedance measurements are decoupled both before and after inducing damage to the active structure. In the last test, structural damage is formulated as the loss of tightening torque in bolted joints. It was found that the statistical indices used are adequate criteria to determine the presence of damage in the structure, as well as its severity and its location with respect to that of the piezoelectric transducer. This is concluded by observing the differences between the indices calculated from electrical impedance measurements on the undamaged structure with respect to measurements made after inducing damage at different stages and locations.MaestríaMagíster en Sistemas Automáticos de ProducciónCONTENIDO CAPÍTULO 1 PRESENTACIÓN ............................................................................ 14 1.2 Justificación .......................................................................................... 16 1.3 Planteamiento del problema ................................................................. 17 1.4 Antecedentes ........................................................................................ 19 1.5 Objetivos ............................................................................................... 20 1.5.1 Objetivo general ............................................................................. 20 1.5.2 Objetivos específicos...................................................................... 21 1.6 Estructura de la tesis ............................................................................ 21 CAPÍTULO 2 IDENTIFICACIÓN DE DAÑOS EN PLACAS ACTIVAS CON ÍNDICES BASADOS EN ELIPSES DE CONFIANZA GAUSSIANAS OBTENIDAS DE LA ADMITANCIA ELECTROMECÁNICA ................................................................... 22 2.1 Introducción .......................................................................................... 22 2.2 Fundamentos teóricos........................................................................... 25 2.2.1 Impedancia electromecánica (EM) acoplada para transductores piezoeléctricos .............................................................................................. 25 2.2.2 Índices de daño basados en una distribución gaussiana normal ... 29 2.2.3 Estimación de la línea base de daño .............................................. 32 2.2.4 Índices RMSD y MAPD para la técnica EMI ................................... 33 2.3 Montaje experimental ............................................................................ 35 2.4 Resultados y discusión ......................................................................... 37 2.4.1 Prueba 1: Identificación de daños superficiales con el índice EDI . 37 2.4.2 Prueba 2: Identificación de daños con diferentes índices (EDI, R M y θ N ) 44 vii 2.4.3 Prueba 3: Identificación de daños a partir de una línea de base probabilística ................................................................................................. 50 CAPÍTULO 3 DETECCIÓN DE DAÑOS EN PLACAS ACTIVAS MEDIANTE LA TÉCNICA DE IMPEDANCIA ELECTROMECÁNICA BASADA EN MEDICIONES DESACOPLADAS DE TRANSDUCTORES PIEZOELÉCTRICOS ....................... 56 3.1 Introducción .......................................................................................... 56 3.2 Fundamentos teóricos........................................................................... 60 3.2.1 Desacople de la impedancia electromecánica (EM) considerando un circuito en paralelo ........................................................................................ 60 3.2.2 Índice Hr basado en una elipse de confianza gaussiana .............. 63 3.3 Metodologías de detección de daños ................................................... 64 3.3.1 Metodología de identificación de daños usando la reactancia ( X ) 64 3.3.2 Metodología de localización de daños mediante la resistencia ( R ) 67 3.4 Montaje experimental ............................................................................ 70 3.5 Resultados y discusión ......................................................................... 72 3.5.1 Identificación de los daños ............................................................. 72 3.5.2 Identificación y localización de daños ............................................ 79 CAPÍTULO 4 DETECCIÓN DE PÉRDIDA DE TORQUE EN UNIONES PERNADAS USANDO LA TÉCNICA DE LA IMPEDANCIA ELECTROMECÁNICA .................. 89 4.1 Introducción .......................................................................................... 89 4.2 Fundamentos teóricos........................................................................... 91 4.2.1 Técnica de impedancia electromecánica........................................ 91 4.2.2 Rango de frecuencia ...................................................................... 91 viii 4.3 Índices de identificación de perdida de par o aflojamiento .................... 91 4.4 Montaje experimental ............................................................................ 92 4.5 Resultados y discusión ......................................................................... 96 CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES .......................................................................... 102 PUBLICACIONES ............................................................................................... 104 REFERENCIAS ................................................................................................... 105 ANEXOS ............................................................................................................. 11

NASA Tech Briefs, November 1993

Topics covered: Advanced Manufacturing; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences

Cumulative index to NASA Tech Briefs, 1986-1990, volumes 10-14

Tech Briefs are short announcements of new technology derived from the R&D activities of the National Aeronautics and Space Administration. These briefs emphasize information considered likely to be transferrable across industrial, regional, or disciplinary lines and are issued to encourage commercial application. This cumulative index of Tech Briefs contains abstracts and four indexes (subject, personal author, originating center, and Tech Brief number) and covers the period 1986 to 1990. The abstract section is organized by the following subject categories: electronic components and circuits, electronic systems, physical sciences, materials, computer programs, life sciences, mechanics, machinery, fabrication technology, and mathematics and information sciences

NASA Tech Briefs, Spring 1984

Topics include: NASA TU Services: Technology Utilization services that can assist you in learning about and applying NASA technology. New Product Ideas: A summary of selected innovations of value to manufacturers for the development of new products; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Life Sciences; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences

Index to 1986 NASA Tech Briefs, volume 11, numbers 1-4

Short announcements of new technology derived from the R&D activities of NASA are presented. These briefs emphasize information considered likely to be transferrable across industrial, regional, or disciplinary lines and are issued to encourage commercial application. This index for 1986 Tech Briefs contains abstracts and four indexes: subject, personal author, originating center, and Tech Brief Number. The following areas are covered: electronic components and circuits, electronic systems, physical sciences, materials, life sciences, mechanics, machinery, fabrication technology, and mathematics and information sciences

Investigation of threaded fastener structural integrity

Technical nondestructive evaluation approaches to the determination of fastener integrity were assessed. Existing instruments and methods used to measure stress or strain were examined, with particular interest in fastener shank stress. Industry procedures being followed were evaluated to establish fastener integrity criteria

NASA Tech Briefs, January/February 1986

Topics include: NASA TU Services; New Product Ideas; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Life Sciences; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences

VLF experiment equipment for Applications Technology Satellite-2 /ATS-2/ Final report

Equipment for ATS 2 VLF and particle experiments, with ATS 1 particle detection experiment instrumentatio

NASA Tech Briefs, July 1995

Topics include: mechanical components, electronic components and circuits, electronic systems, physical sciences, materials, computer programs, mechanics, machinery, manufacturing/fabrication, mathematics and information sciences, book and reports, and a special section of Federal laboratory computing Tech Briefs