I-Corps: Wavenumber Spiral Frequency-Steerable Acoustic Transducer for Structural Health Monitoring

I-Corps:用于结构健康监测的波数螺旋频率可控声学传感器

基本信息

  • 批准号:
    1736060
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-03-15 至 2018-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this I-Corps project is related to reductions in inspection and maintenance costs of commercial and military aircraft. As the average age of existing aircraft is extending beyond the design life, fatigue cracks are a major issue that requires close monitoring to ensure continued airworthiness. Extensive and time consuming manual non-destructive inspection programs have been implemented to monitor and insure the safety and structural integrity of the aircraft. The Wavenumber Spiral Frequency-Steerable Acoustic Transducer (WS-FSAT) is a Structural Health Monitoring (SHM) sensor that enables inspection of in hard-to-reach areas within an aircraft or other asset, where significant structural risk is present, and promises to enable remote inspection of critical structures without disassembly. The technology has the advantage of inherent directional sensing capabilities over relatively wide areas, which translates to lower size, weight and installation costs. Potential benefits include the reduction of the time and cost of inspections, and of the associated aircraft downtime, and of structural integrity risks through more frequent monitoring of structural risk areas. The proposed I-Corp program explores implementation and commercialization opportunities of the technology within the aerospace industry and its broader applicability for inspection and monitoring of structural components.This I-Corps project explores application and market opportunities for the Wavenumber Spiral Frequency-Steerable Acoustic Transducer (WS-FSAT). The WS-FSAT is a novel ultrasonic transducer that enables in-situ, nondestructive inspection of aircraft structures to detect defects that impact structural integrity and safety. WS-FSATs have inherent directional capabilities with the ability to detect, locate and characterize structural defects with significantly lower hardware and signal processing complexity than other approaches. The WS-FSAT maps the direction of wave sensing to a specific frequency component in the spectrum of the received signal, which greatly facilitates the identification and localization of damage. These directional capabilities rely on the design of the electrodes on a sensing substrate that performs the transduction of mechanical strains associated with waves propagating in the structure to an electrical signal. Such design process is at the core of the technology, and is suitable to meet the needs of inspection of complex structural components.
该I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力与商业和军用飞机的检查和维护成本的降低有关。随着现有飞机的平均年龄超出了设计寿命,疲劳裂纹是一个主要问题,需要密切监控以确保持续的适航性。已经实施了广泛而耗时的手动非破坏性检查计划,以监视和确保飞机的安全性和结构完整性。波数螺旋频驱动声音传感器(WS-FSAT)是一种结构性健康监测(SHM)传感器,可以在飞机或其他资产内检查难以到达的区域,在这种情况下存在重大的结构风险,并承诺可以远程检查关键结构而无需拆卸。该技术具有固有的方向传感能力比相对较宽的区域的优点,这转化为尺寸,重量和安装成本较低。潜在的好处包括减少检查时间和成本,以及相关的飞机停机时间以及通过更频繁地监测结构风险区域的结构完整性风险。拟议的I-CORP计划探讨了航空航天行业中该技术的实施和商业化机会及其在检查和监视结构组件的更广泛适用性。该I-Corps项目探讨了波浪型螺旋频率 - 驱动声 - 驱动声音透射器(WS-FSAT)的应用和市场机会。 WS-FSAT是一种新型的超声传感器,可实现对飞机结构的无损检查,以检测影响结构完整性和安全性的缺陷。 WS-FSAT具有固有的方向功能,具有检测,定位和表征与其他方法相比,硬件和信号处理复杂性明显较低的结构缺陷的能力。 WS-FSAT将波传感的方向映射到接收信号频谱中的特定频率分量,这极大地促进了损坏的识别和定位。这些定向能力依赖于在传感基材上的电极设计,该底物执行与在结构中传播到电信号的波浪相关的机械菌株的转导。这种设计过程是该技术的核心,适合满足检查复杂结构组件的需求。

项目成果

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