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Monitoramento remoto de integridade estrutural usando um sistema baseado em microcontrolador

Processo: 12/02637-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de abril de 2012
Vigência (Término): 31 de março de 2013
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica
Pesquisador responsável:Jozue Vieira Filho
Beneficiário:Renan Passerini Ferreira
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil

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 muitas técnicas disponíveis para aplicações em SHM, uma que tem sido explorada com sucesso é baseada no uso de transdutores piezelétricos, tais como as cerâmicas de PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate, Titanato Zirconato de Chumbo). Estes dispositivos podem ser usados de diferentes maneiras, sendo que métodos baseados em processo de excitação-resposta vêm recebendo bastante atenção nos últimos anos. Nesses métodos, é necessário que o sistema gere sinais adequados para a excitação do PZT e faça a aquisição dos sinais de resposta dentro do padrão especificado na metodologia. Estes sinais são processados de acordo com os métodos de detecção de falhas. Em um sistema SHM baseado na EMI, inicialmente deve-se obter a informação sobre a estrutura em uma condição considerada "saudável" para gerar um sinal de referência, denominado de baseline. Essa informação é armazenada para posterior comparação com dados obtidos da estrutura em operação. Diferenças baseadas em métricas consagradas na área, como RMSD (Desvio do Valor Médio Quadrático) e CCDM (Desvio do Coeficiente de Correlação), são obtidas e servem de base para determinar se a estrutura tem falha ou não.A proposta deste trabalho é parte de um projeto de pesquisa na área de SHM que explora o princípio da impedância eletromecânica (E/M), apoiado pela FAPESP (Processo 2011/20354-6). O sistema proposto será baseado em microcontrolador e não precisará de conexões externas, tais como microcomputadores, geradores de sinais, etc. O sistema será dotado de uma interface sem fio, de modo que os dados obtidos possam ser transmitidos de alguma forma para um computador central. O objetivo básico é estudar e implementar uma interface sem fio adequada para operação remota do sistema, que deverá permitir, dentre outras possibilidades: definir faixa de freqüência de operação, quantidade de dados, criação do sinal de referência (baseline), iniciar ou parar o monitoramento da estrutura e disponibilizar dados e resultados.O sistema de SHM será baseado em microcontrolador da família PIC. A interface sem fio será definida a partir de um estudo básico sobre três possibilidades: 1 - link direto com protocolo próprio; 2 - conexão usando o padrão ZigBee; 3- conexão usando GSM. O resultado final poderá ser uma única interface ou uma combinação dessas.