Diagnostics of actuadores de flexión piezoeléctricos sometidos a condiciones de funcionamiento variables
Autores: Aimiyekagbon, Osarenren Kennedy; Bender, Amelie; Hemsel, Tobias; Sextro, Walter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diagnostics of actuadores de flexión piezoeléctricos sometidos a condiciones de funcionamiento variables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Aplicaciones
Actuadores piezoeléctricos
Sensores
Confiabilidad
Monitoreo de condiciones
Detección de grietas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
En las aplicaciones de actuadores y sensores piezoeléctricos, la confiabilidad y, particularmente, la fiabilidad a lo largo de su vida útil son vitales para los fabricantes y usuarios finales, y se logran a través de enfoques de monitoreo de condiciones. Los enfoques existentes a menudo utilizan mediciones de impedancia en un rango de frecuencias o mediciones de velocidad y requieren equipos o sensores adicionales, como un vibrómetro láser de efecto Doppler. Además, los efectos no despreciables de las condiciones de operación variables a menudo no se tienen en cuenta. Para minimizar la necesidad de sensores adicionales mientras se mantiene la confiabilidad de los actuadores de flexión piezoeléctricos independientemente de las condiciones de operación variables, se propone un enfoque de diagnóstico en línea. Con este fin, se extraen características en el dominio del tiempo y la frecuencia de las señales de corriente monitoreadas para reflejar el desarrollo de grietas en los actuadores de flexión. Para la validación de la aplicabilidad, el método de análisis presentado se evaluó en actuadores de flexión piezoeléctricos sometidos a pruebas de vida acelerada a diferentes amplitudes de voltaje y condiciones de amortiguamiento externo. En presencia de una grieta y debido a una rigidez disminuida, la frecuencia de resonancia disminuye y la amplitud eficaz de la señal de corriente disminuye abruptamente durante las pruebas de vida útil. Además, el choque de las superficies de grieta piezoeléctrica se refleja en armónicos más altos de la señal de corriente. Por lo tanto, las características en el dominio del tiempo y los armónicos de las señales de corriente son suficientes para diagnosticar grietas en los actuadores.
Descripción
En las aplicaciones de actuadores y sensores piezoeléctricos, la confiabilidad y, particularmente, la fiabilidad a lo largo de su vida útil son vitales para los fabricantes y usuarios finales, y se logran a través de enfoques de monitoreo de condiciones. Los enfoques existentes a menudo utilizan mediciones de impedancia en un rango de frecuencias o mediciones de velocidad y requieren equipos o sensores adicionales, como un vibrómetro láser de efecto Doppler. Además, los efectos no despreciables de las condiciones de operación variables a menudo no se tienen en cuenta. Para minimizar la necesidad de sensores adicionales mientras se mantiene la confiabilidad de los actuadores de flexión piezoeléctricos independientemente de las condiciones de operación variables, se propone un enfoque de diagnóstico en línea. Con este fin, se extraen características en el dominio del tiempo y la frecuencia de las señales de corriente monitoreadas para reflejar el desarrollo de grietas en los actuadores de flexión. Para la validación de la aplicabilidad, el método de análisis presentado se evaluó en actuadores de flexión piezoeléctricos sometidos a pruebas de vida acelerada a diferentes amplitudes de voltaje y condiciones de amortiguamiento externo. En presencia de una grieta y debido a una rigidez disminuida, la frecuencia de resonancia disminuye y la amplitud eficaz de la señal de corriente disminuye abruptamente durante las pruebas de vida útil. Además, el choque de las superficies de grieta piezoeléctrica se refleja en armónicos más altos de la señal de corriente. Por lo tanto, las características en el dominio del tiempo y los armónicos de las señales de corriente son suficientes para diagnosticar grietas en los actuadores.