Desenvolvimento de um sistema para monitoramento de integridade estrutural usando microcontrolador e baseado no princípio da impedância eletromecânica

• Processo: 11/20354-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2014
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica
• Pesquisador responsável: Jozue Vieira Filho
• Beneficiário: Jozue Vieira Filho
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
• Assunto(s): Sensores piezoelétricos Integridade estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Microcontroladores | Monitoramento de Estruturas Mecânicas | Sensores piezoelétricos | Shm | Microcontroladores e Processamento de Sinais

Resumo

O monitoramento de integridade estrutural (SHM - Structural Health Monitoring) tem avançado significativamente nos últimos anos, com aplicações em diferentes áreas da engenharia. Com o monitoramento de estruturas em tempo real, através de sistemas de aquisição e processamento de dados adequados, os custos de manutenção em estruturas complexas, sejam mecânicas ou não, podem ser significativamente reduzidos. Dentre diferentes técnicas disponíveis para aplicações em SHM, uma que tem sido explorada com sucesso é a da impedância eletromecânica (E/M). Essas técnicas são baseadas em transdutores piezelétricos, tais como as cerâmicas de PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate, Titanato Zirconato de Chumbo). Nesse tipo de técnica, é necessário que o sistema gere sinais adequados para a excitação de PZTs colados na estrutura e faça a aquisição dos sinais de resposta dentro do padrão especificado na metodologia. Para avaliar os danos à estrutura, calcula-se a impedância elétrica, através da Função de Resposta em Frequência (FRF), na condição sem falha, gerando um conjunto de baselines, e, posteriormente, na condição normal de operação da estrutura. Possíveis diferenças serão o indicativo de falha na estrutura monitorada. A proposta deste trabalho é inovar e alterar o paradigma do uso do princípio da impedância eletromecânica em sistemas SHM, desenvolvendo um sistema para SHM baseado na técnica da impedância E/M, mas sem necessidade de medição da Função de Resposta em Frequência (FRF), ou seja, usando apenas a resposta no domínio do tempo para detectar a variação da impedância PZT-Estrutura. O sistema proposto será autônomo e baseado em um microcontrolador. Porém, será dotado de uma interface que permita comunicação com microcomputadores. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CORTEZ, NICOLAS E.; VIEIRA FILHO, JOZUE; BAPTISTA, FABRICIO G.. Design and implementation of wireless sensor networks for impedance-based structural health monitoring using ZigBee and Global System for Mobile Communications. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, v. 26, n. 10, p. 1207-1218, JUL 2015. (11/20354-6)

CORTEZ, NICOLAS E.; FILHO, JOZUE V.; BAPTISTA, FABRICIO G.. A new microcontrolled structural health monitoring system based on the electromechanical impedance principle. STRUCTURAL HEALTH MONITORING-AN INTERNATIONAL JOURNAL, v. 12, n. 1, p. 14-22, JAN 2013. (11/20354-6)

PITA, J. L.; TURRA, A. E.; FILHO, J. V.; CHANG, FK. Leakage Detection in Water Pipe Networks Using Electromechanical Impedance (EMI) Based Technique. STRUCTURAL HEALTH MONITORING 2013, VOLS 1 AND 2, v. N/A, p. 2-pg., 2013-01-01. (11/20354-6)