Algoritmo de Imagem de Dano sem Referencial Utilizando o Domínio da Frequência Espacial e Reversão Virtual de Tempo

• Processo: 21/13025-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Medidas Elétricas, Magnéticas e Eletrônicas, Instrumentação
• Pesquisador responsável: Fabricio Guimarães Baptista
• Beneficiário: Fabricio Guimarães Baptista
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Assunto(s): Processamento de sinais Ultrassom Monitoramento de integridade estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Algoritmo de imagem | Onda guiadas | Processamento de Sinais | Reversão virtual de tempo | Shm | ultrassom | Monitoramento de integridade estrutural

Resumo

As técnicas de monitoramento de integridade estrutural, do inglês "structural health monitoring" (SHM), são amplamente aplicadas na indústria e têm como objetivo avaliar as condições operacionais de vários tipos de componentes. Neste contexto, os algoritmos de tomografia visam a formação de mapas de probabilidade de danos por meio de imagens que reproduzem o formato da estrutura e, consequentemente, facilitam a identificação e localização de falhas. Assim, diversos métodos de tomografia têm como base a propagação de ondas guiadas de ultrassom pelo componente a ser monitorado. Todavia, muitos desses métodos dependem do pré armazenamento de dados que devem ser extraídos quando a estrutura não possui falhas. Esses dados são sinais produzidos pela propagação de ondas guiadas no objeto em estado íntegro e são pré-armazenados para efeito comparativo. Entretanto, esses sinais de referência podem ser afetados por condições operacionais ou nem sempre podem estar disponíveis. Portanto, este artigo propõe um algoritmo de tomografia livre de extração de referencial, sendo baseado na metodologia de reversão virtual de tempo e na análise espacial em frequência dos sinais de ultrassom. Tradicionalmente, a metodologia de reversão virtual de tempo (Virtual Time Reversal (VTR)) - é uma alternativa à reversão de tempo tradicional, pois elimina a retro propagação física de sinais acústicos, por meio de operações matemáticas entre as ondas transmitidas e recebidas. No entanto, a metodologia VTR depende da reconstrução de sinais no domínio do tempo, o que envolve manipulação significativa de dados, podendo causar erros de reconstrução. Esses erros são amplamente manifestados em fenômenos transitórios não estacionários, como a propagação de onda guiadas, fazendo com que a imagem externada pelo algoritmo de tomografia produza falsos diagnósticos. Além do algoritmo proposto cujo nome em inglês é "Spatial Frequency Domain Virtual Time Reversal (SFD-VTR)", novos índices estatísticos foram propostos para otimizar a detecção de danos estruturais. Portanto, este trabalho desenvolve um novo método de tomografia sem a dependência de sinais de referência. O trabalho é baseado em um modelo matemático de propagação de ondas guiadas por uma rede de emissores-receptores ultrassonográficos. O algoritmo foi validado em amostras de alumínio e material compósito e foi capaz de localizar falhas com erros máximos de ~ 6 mm e ~ 2 mm para as amostras de alumínio e compósito, respectivamente, provando ser uma alternativa promissora aos sistemas de monitoramento estrutural. Além disso, o novo modelo matemático proposto otimizou as metodologias convencionais por meio da exclusão de etapas de propagação e processamento de sinais. (AU)