Métodos para aumento da sensibilidade na detecção de danos estruturais baseada na medição da impedância de transdutores piezelétricos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Budoya, Danilo Ecidir
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Impedância eletromecânica; Alta frequência; Monitoramento de integridade estrutural (SHM); Transdutor piezelétrico; Capacitância negativa; Ciclos de estabilização; Electromechanical impedance; High frequency; Structural health monitoring (SHM); Piezoelectric transducers; Negative capacitance; stabilization cycles
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/216090

A medição da impedância elétrica de transdutores piezelétricos é uma das etapas mais importantes em sistemas de monitoramento de integridade estrutural com detecção de dano baseada na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Muitos sistemas de medição alternativos têm sido propostos para substituírem os analisadores de impedância comerciais, por serem mais apropriados para aplicações em campo e medição de múltiplos transdutores. Os estudos reportados na literatura normalmente analisam o desempenho desses sistemas em baixa frequência. No entanto, a excitação do transdutor com frequência elevada, tipicamente acima de 1 MHz, permite a detecção de danos incipientes, tornando necessária a análise dos sistemas de medição em frequências elevadas. Portanto, esta tese de doutorado apresenta resultados de duas propostas que viabilizam a análise em frequências elevadas (acima de 1 MHz) e, inclusive, melhora a sensibilidade a variações estruturais também em baixas frequências. A primeira etapa deste trabalho apresenta resultados referentes à utilização de uma interface de capacitância negativa em conjunto com os outros elementos do sistema de medição. Foram realizadas análises teóricas que indicaram melhoria na sensibilidade do sistema de medição e, corroborando tal característica, os resultados dos testes práticos demonstraram o mesmo comportamento. Na segunda etapa, são apresentados resultados de testes práticos realizados em três estruturas de tamanhos diferentes (100 cm × 5 cm × 0,2 cm, 100 cm × 10 cm × 0,2 cm e 100 cm × 25 cm × 0,2 cm) em que se variou a amplitude dos sinais de excitação e também sua duração (por meio dos ciclos de estabilização) e, de acordo com o obtido, esta abordagem apresenta também resultados melhores em baixas frequências e viabiliza análises em altas frequências para todas as estruturas utilizadas.