Monitoreo de salud estructural de aeronaves basado en mediciones de impedancia electromecánica

The structural Health Monitoring (SHM) is theprocess of damage detection in many areas ofengineering, like aerospace, civil and mechanics.One of SHM techniques is based on theelectromechanical impedance measurement. Thistechnique monitors the mechanical impedancevariation of the structure, caused by the presenceof damage, through measurements of theelectrical impedance signal of the piezoelectricmaterial bonded on the surface of the monitoredstructure. As the electrical impedance of thePZT patches is directly related to the mechanicalimpedance of the structure, the impedancemeasurements can be used for damage detection.The quantification of the damage is done by ametric, which is attributed a characteristic scalarvalue. In this context, the project developed byFederal University of Uberlandia with partnershipwith EMBRAER, studied the feasibility of thestructural health monitoring technique based onthe electromechanical impedance measurements todetect incipient damage at inaccessible location inthe airplane. This paper presents the results of thistechnique obtained by UFU for the consolidationof this tool. Despite the method is still applied inlaboratory scale applications, it has shown a greatpotential to detect incipient damage in airplanes’structures, like a rivet loss and cracks. This worksalso describes an impedance measurement systemdeveloped at UFU.Se denomina Monitoreo de Salud Estructuralal proceso de detección de anomalías (dañoso degradación) en varias áreas de ingeniería,tales como, aeroespacial, civil y mecánica,principalmente. Una de las técnicas utilizadaspara monitorear la integridad de una estructuraes basada en la medición de impedanciaelectromecánica. Esta técnica monitorea lavariación de impedancia mecánica de unaestructura, causada por la existencia de uno o másdaños, por medio de la medición de la impedanciaeléctrica de las pastillas de material piezoeléctricoacopladas en la superficie de la estructura. Laimpedancia eléctrica de las pastillas piezoeléctricasestá directamente relacionada con la impedanciamecánica de la estructura, es por eso que a partir dela variación de las señales de impedancia medidasse puede concluir la presencia o no de un daño.La cuantificación del daño se hace por mediode una métrica que es especialmente definidapara atribuirle un valor escalar característico.En el marco del proyecto de investigación enconvenio con la EMBRAER, la UniversidadFederal de Uberlândia (UFU), estudia la viabilidaddel uso de la técnica de Monitoreo de SaludEstructural basada en mediciones de impedanciaelectromecánica como una herramienta dedetección de daños incipientes en lugares dedifícil acceso en aeronaves. El presente trabajopresenta los resultados obtenidos en la UFU parala consolidación de esta herramienta, los cualesa pesar de encontrarse todavía en aplicacionesa nivel de laboratorio han mostrado un granpotencial para la detección de daños incipientesen estructuras aeronáuticas, tales como, pérdida deun remache y fisuras. En este trabajo también serádescrito un sistema de medición de impedanciaelectromecánica desarrollado en la UFU

Monitoreo de salud estructural de aeronaves basado en mediciones de impedancia electromecánica

The structural Health Monitoring (SHM) is theprocess of damage detection in many areas ofengineering, like aerospace, civil and mechanics.One of SHM techniques is based on theelectromechanical impedance measurement. Thistechnique monitors the mechanical impedancevariation of the structure, caused by the presenceof damage, through measurements of theelectrical impedance signal of the piezoelectricmaterial bonded on the surface of the monitoredstructure. As the electrical impedance of thePZT patches is directly related to the mechanicalimpedance of the structure, the impedancemeasurements can be used for damage detection.The quantification of the damage is done by ametric, which is attributed a characteristic scalarvalue. In this context, the project developed byFederal University of Uberlandia with partnershipwith EMBRAER, studied the feasibility of thestructural health monitoring technique based onthe electromechanical impedance measurements todetect incipient damage at inaccessible location inthe airplane. This paper presents the results of thistechnique obtained by UFU for the consolidationof this tool. Despite the method is still applied inlaboratory scale applications, it has shown a greatpotential to detect incipient damage in airplanes’structures, like a rivet loss and cracks. This worksalso describes an impedance measurement systemdeveloped at UFU.Se denomina Monitoreo de Salud Estructuralal proceso de detección de anomalías (dañoso degradación) en varias áreas de ingeniería,tales como, aeroespacial, civil y mecánica,principalmente. Una de las técnicas utilizadaspara monitorear la integridad de una estructuraes basada en la medición de impedanciaelectromecánica. Esta técnica monitorea lavariación de impedancia mecánica de unaestructura, causada por la existencia de uno o másdaños, por medio de la medición de la impedanciaeléctrica de las pastillas de material piezoeléctricoacopladas en la superficie de la estructura. Laimpedancia eléctrica de las pastillas piezoeléctricasestá directamente relacionada con la impedanciamecánica de la estructura, es por eso que a partir dela variación de las señales de impedancia medidasse puede concluir la presencia o no de un daño.La cuantificación del daño se hace por mediode una métrica que es especialmente definidapara atribuirle un valor escalar característico.En el marco del proyecto de investigación enconvenio con la EMBRAER, la UniversidadFederal de Uberlândia (UFU), estudia la viabilidaddel uso de la técnica de Monitoreo de SaludEstructural basada en mediciones de impedanciaelectromecánica como una herramienta dedetección de daños incipientes en lugares dedifícil acceso en aeronaves. El presente trabajopresenta los resultados obtenidos en la UFU parala consolidación de esta herramienta, los cualesa pesar de encontrarse todavía en aplicacionesa nivel de laboratorio han mostrado un granpotencial para la detección de daños incipientesen estructuras aeronáuticas, tales como, pérdida deun remache y fisuras. En este trabajo también serádescrito un sistema de medición de impedanciaelectromecánica desarrollado en la UFU

Monitoreo de salud estructural de aeronaves basado en mediciones de impedancia electromecánica

The structural Health Monitoring (SHM) is theprocess of damage detection in many areas ofengineering, like aerospace, civil and mechanics.One of SHM techniques is based on theelectromechanical impedance measurement. Thistechnique monitors the mechanical impedancevariation of the structure, caused by the presenceof damage, through measurements of theelectrical impedance signal of the piezoelectricmaterial bonded on the surface of the monitoredstructure. As the electrical impedance of thePZT patches is directly related to the mechanicalimpedance of the structure, the impedancemeasurements can be used for damage detection.The quantification of the damage is done by ametric, which is attributed a characteristic scalarvalue. In this context, the project developed byFederal University of Uberlandia with partnershipwith EMBRAER, studied the feasibility of thestructural health monitoring technique based onthe electromechanical impedance measurements todetect incipient damage at inaccessible location inthe airplane. This paper presents the results of thistechnique obtained by UFU for the consolidationof this tool. Despite the method is still applied inlaboratory scale applications, it has shown a greatpotential to detect incipient damage in airplanes’structures, like a rivet loss and cracks. This worksalso describes an impedance measurement systemdeveloped at UFU.Se denomina Monitoreo de Salud Estructuralal proceso de detección de anomalías (dañoso degradación) en varias áreas de ingeniería,tales como, aeroespacial, civil y mecánica,principalmente. Una de las técnicas utilizadaspara monitorear la integridad de una estructuraes basada en la medición de impedanciaelectromecánica. Esta técnica monitorea lavariación de impedancia mecánica de unaestructura, causada por la existencia de uno o másdaños, por medio de la medición de la impedanciaeléctrica de las pastillas de material piezoeléctricoacopladas en la superficie de la estructura. Laimpedancia eléctrica de las pastillas piezoeléctricasestá directamente relacionada con la impedanciamecánica de la estructura, es por eso que a partir dela variación de las señales de impedancia medidasse puede concluir la presencia o no de un daño.La cuantificación del daño se hace por mediode una métrica que es especialmente definidapara atribuirle un valor escalar característico.En el marco del proyecto de investigación enconvenio con la EMBRAER, la UniversidadFederal de Uberlândia (UFU), estudia la viabilidaddel uso de la técnica de Monitoreo de SaludEstructural basada en mediciones de impedanciaelectromecánica como una herramienta dedetección de daños incipientes en lugares dedifícil acceso en aeronaves. El presente trabajopresenta los resultados obtenidos en la UFU parala consolidación de esta herramienta, los cualesa pesar de encontrarse todavía en aplicacionesa nivel de laboratorio han mostrado un granpotencial para la detección de daños incipientesen estructuras aeronáuticas, tales como, pérdida deun remache y fisuras. En este trabajo también serádescrito un sistema de medición de impedanciaelectromecánica desarrollado en la UFU