Un sistema maestro multi-esclavo basado en frecuencias modales estructurales
Autores: Leoni, Alfiero; Barile, Gianluca; Esposito, Paolo; Paolucci, Romina; Stornelli, Vincenzo; Ferri, Giuseppe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un sistema maestro multi-esclavo basado en frecuencias modales estructurales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Monitoreo de salud estructural
Sensores
Integridad estructural
índice de daño
Análisis basado en armónicos modales
Acelerómetros
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
El Monitoreo de Salud Estructural (SHM) es un proceso en el cual, a través de sistemas electrónicos basados en sensores y análisis de datos de salida, se observa y determina la integridad estructural de un edificio o una infraestructura mediante mediciones muestreadas periódicamente para variaciones materiales y geométricas, garantizando la seguridad y minimizando los factores de riesgo. A lo largo de los años, el enfoque a este problema evolucionó tanto en términos de tecnología del sistema, con el uso de sensores más precisos, como en los parámetros utilizados para determinar el estado del edificio, es decir, la extracción del índice de daño. En estos términos, el análisis basado en armónicos modales estructurales está adquiriendo cada vez más relevancia. En este documento, proponemos un sistema maestro personalizado completamente multi-esclavo utilizado con fines de SHM, capaz de adquirir datos de seis canales diferentes provenientes de dos acelerómetros independientes configurados de manera adecuada para producir sincrónicamente espectrogramas y recortes estáticos de la estructura monitoreada. Se realizó una prueba del sistema en una estructura modular sujeta a perturbaciones aleatorias. Los resultados en el dominio del tiempo y de la frecuencia fueron analizados antes y después de las alteraciones estructurales. Sus efectos fueron estudiados en un ancho de banda de 500 Hz, mostrando un desplazamiento en la frecuencia resonante de la estructura de 145 Hz a 152 Hz, y, adicionalmente, un desplazamiento armónico: los componentes de frecuencia media experimentaron un desplazamiento de 50 Hz, mientras que los componentes de baja frecuencia colapsaron en dos armónicos a 60 Hz y 90 Hz. Estas pruebas demostraron la funcionalidad del sistema y la viabilidad de este método para el análisis de la integridad estructural y, eventualmente, la evaluación de daños.
Descripción
El Monitoreo de Salud Estructural (SHM) es un proceso en el cual, a través de sistemas electrónicos basados en sensores y análisis de datos de salida, se observa y determina la integridad estructural de un edificio o una infraestructura mediante mediciones muestreadas periódicamente para variaciones materiales y geométricas, garantizando la seguridad y minimizando los factores de riesgo. A lo largo de los años, el enfoque a este problema evolucionó tanto en términos de tecnología del sistema, con el uso de sensores más precisos, como en los parámetros utilizados para determinar el estado del edificio, es decir, la extracción del índice de daño. En estos términos, el análisis basado en armónicos modales estructurales está adquiriendo cada vez más relevancia. En este documento, proponemos un sistema maestro personalizado completamente multi-esclavo utilizado con fines de SHM, capaz de adquirir datos de seis canales diferentes provenientes de dos acelerómetros independientes configurados de manera adecuada para producir sincrónicamente espectrogramas y recortes estáticos de la estructura monitoreada. Se realizó una prueba del sistema en una estructura modular sujeta a perturbaciones aleatorias. Los resultados en el dominio del tiempo y de la frecuencia fueron analizados antes y después de las alteraciones estructurales. Sus efectos fueron estudiados en un ancho de banda de 500 Hz, mostrando un desplazamiento en la frecuencia resonante de la estructura de 145 Hz a 152 Hz, y, adicionalmente, un desplazamiento armónico: los componentes de frecuencia media experimentaron un desplazamiento de 50 Hz, mientras que los componentes de baja frecuencia colapsaron en dos armónicos a 60 Hz y 90 Hz. Estas pruebas demostraron la funcionalidad del sistema y la viabilidad de este método para el análisis de la integridad estructural y, eventualmente, la evaluación de daños.