Strategies for small-footprint devices in structural health monitoring

结构健康监测中小型设备的策略

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2015-06295
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.13万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Structural Health Monitoring (SHM) has been proposed to allow the aerospace industry transitioning from scheduled-based maintenance, conducted using Non-Destructive Testing (NDT) techniques, to condition-based maintenance. The most promising approach uses in situ piezoceramic (PZT) transducers mounted on metallic or composite structures to generate and receive ultrasonic guided waves propagating and interacting with defects. Although a number of SHM technologies have been proposed, and despite the potential reduction of aircraft maintenance costs and increased aircraft availability, the civil aerospace industry has not implemented the approach yet. This program intends to achieve a major breakthrough on the requirements still to be addressed: damage quantification (resolution below 1 mm), smaller footprint, and demonstrated durability of SHM technologies, by developing strategies for small-footprint arrays of PZT transducers (in the order of 1 cm2) in damage quantification at high frequency. Damage quantification will come from smaller wavelengths at high frequency, and better resolved generation and measurement locations with a compact array. This research program will be conducted along three distinct research thrusts. 1) The discrimination of the guided wave mode propagating is critical in damage quantification. Thus, high-frequency mode-selective transducers will be designed to generate target stress profile at the interface between the PZT and the host structure, obtained from systematic optimization of modal power flow. Combined shear and normal stresses will be exploited through innovative 3D configurations to overcome the reduced wave power generated in the structure because of the transducer size reduction, potentially leading to reduced sensitivity to damage. 2) As high resolution damage imaging is required to transition from detection and localization to quantification, super-resolution tools will be integrated into the correlation-based damage imaging algorithms already validated for larger arrays. The dynamic model of the PZTs, as well as their mechanical and electrical interactions within the array will be integrated in the analysis atoms used in the correlation for higher resolution. 3) 3D microfabrication of the PZT arrays will combine ablation from a bulk piece of PZT for high power density, using laser micro-machining techniques, sol-gel deposition with photolithography techniques for through-the-thickness and multi-layer features, and assembly of components such as inertial masses. Velocity field measured with a 3D Laser Doppler Vibrometer and damage imaging will be used to validate the fabricated PZT arrays. Strategies for small-footprint arrays of PZT will allow damage quantification through higher resolution and such systems are expected to achieve the required durability by being less intrusive and less sensitive to environment.
结构健康监测(SHM)已被提出,以允许航空航天工业从基于计划的维护,使用无损检测(NDT)技术进行,以基于状态的维护过渡。最有前途的方法是使用安装在金属或复合材料结构上的原位压电陶瓷(PZT)换能器来产生和接收超声导波传播并与缺陷相互作用。尽管已经提出了许多SHM技术,尽管有可能降低飞机维护成本并提高飞机可用性,但民用航空航天工业尚未实施该方法。该计划旨在实现一个重大突破的要求仍然有待解决:损伤量化(分辨率低于1毫米),更小的足迹,并证明了SHM技术的耐用性,通过开发战略的PZT换能器(在1平方厘米的顺序)在损伤量化在高频率的小足迹阵列。损伤量化将来自高频下较小的波长,以及具有紧凑阵列的更好分辨的产生和测量位置。这项研究计划将沿着沿着三个不同的研究方向进行。1)导波传播模式的判别是损伤定量的关键。因此,高频模式选择换能器将被设计成在PZT和主机结构之间的界面处产生目标应力分布,该目标应力分布从模态功率流的系统优化获得。通过创新的3D配置,将利用剪切应力和法向应力的组合,以克服由于换能器尺寸减小而在结构中产生的波功率降低,从而可能导致对损坏的敏感性降低。2)由于高分辨率损伤成像需要从检测和定位过渡到量化,超分辨率工具将被集成到基于相关性的损伤成像算法已经验证了较大的阵列。PZT的动态模型以及它们在阵列内的机械和电相互作用将被集成到用于相关性的分析原子中,以获得更高的分辨率。3)PZT阵列的3D微制造将结合联合收割机使用激光微加工技术从PZT的大块进行烧蚀以获得高功率密度、利用光刻技术进行溶胶-凝胶沉积以获得贯穿厚度和多层特征、以及组装诸如惯性质量的部件。利用三维激光多普勒测振仪和损伤成像测量速度场,以验证制作的PZT阵列。PZT的小足迹阵列的策略将允许通过更高的分辨率进行损伤量化,并且这种系统预计将通过较少的侵入性和对环境的较低敏感性来实现所需的耐久性。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Masson, Patrice其他文献

Touchscreen Surface Based on Interaction of Ultrasonic Guided Waves With a Contact Impedance
  • DOI:
    10.1109/jsen.2016.2535386
  • 发表时间:
    2016-05-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Quaegebeur, Nicolas;Masson, Patrice;Sarret, Philippe
  • 通讯作者:
    Sarret, Philippe
Correlation-based imaging technique using ultrasonic transmit-receive array for Non-Destructive Evaluation
  • DOI:
    10.1016/j.ultras.2012.08.017
  • 发表时间:
    2012-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Quaegebeur, Nicolas;Masson, Patrice
  • 通讯作者:
    Masson, Patrice
Guided wave scattering behavior in composite bonded assemblies
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2015.10.046
  • 发表时间:
    2016-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Sherafat, Mohammad H.;Guitel, Robin;Masson, Patrice
  • 通讯作者:
    Masson, Patrice
ArF excimer laser micromachining of Pyrex, SiC and PZT for rapid prototyping of MEMS components
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2007.01.002
  • 发表时间:
    2007-05-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Desbiens, Jean-Philippe;Masson, Patrice
  • 通讯作者:
    Masson, Patrice
A model-based approach for statistical assessment of detection and localization performance of guided wave-based imaging techniques

Masson, Patrice的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Masson, Patrice', 18)}}的其他基金

Compressive sensing-based sparse transducers for ultrasound imaging
用于超声成像的基于压缩传感的稀疏换能器
  • 批准号:
    RGPIN-2020-07053
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Compressive sensing-based sparse transducers for ultrasound imaging
用于超声成像的基于压缩传感的稀疏换能器
  • 批准号:
    RGPIN-2020-07053
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Surface tactile par réflexion d'ondes ultrasonores
超声波反射表面触觉
  • 批准号:
    553312-2020
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Idea to Innovation
Compressive sensing-based sparse transducers for ultrasound imaging
用于超声成像的基于压缩传感的稀疏换能器
  • 批准号:
    RGPIN-2020-07053
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Surface tactile par réflexion d'ondes ultrasonores
超声波反射表面触觉
  • 批准号:
    553312-2020
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Idea to Innovation
Strategies for small-footprint devices in structural health monitoring
结构健康监测中小型设备的策略
  • 批准号:
    RGPIN-2015-06295
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Surface tactile par réflexion d'ondes ultrasonores
超声波反射表面触觉
  • 批准号:
    453550-2013
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Idea to Innovation
Strategies for small-footprint devices in structural health monitoring
结构健康监测中小型设备的策略
  • 批准号:
    RGPIN-2015-06295
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Strategies for small-footprint devices in structural health monitoring
结构健康监测中小型设备的策略
  • 批准号:
    RGPIN-2015-06295
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Implantation d'une méthode de contrôle non-destructif de tubes de carton
纸箱管无损控制植入方法
  • 批准号:
    506134-2016
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Engage Plus Grants Program

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
用于小尺寸管道高分辨成像荧光聚合物点的构建、成像机制及应用研究
  • 批准号:
    82372015
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
中性粒细胞在体内条件下重编程为造血干祖细胞的研究
  • 批准号:
    92068101
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
Tousled like kinase介导青光眼中视网膜神经节细胞死亡的作用和机制
  • 批准号:
    32000518
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
小分子化合物促进肝细胞增殖和肝脏再生的研究
  • 批准号:
    32000504
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
SlDCL4调控番茄果实抵抗病毒的分子机制研究
  • 批准号:
    32002098
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
SIRT1调控突变型p53肿瘤细胞死亡的分子机制研究
  • 批准号:
    31970689
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Development of high efficiency, small footprint, and low cost UV laser technology
开发高效率、小占地面积、低成本的紫外激光技术
  • 批准号:
    566550-2021
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Alliance Grants
Development of high efficiency, small footprint, and low cost UV laser technology
开发高效率、小占地面积、低成本的紫外激光技术
  • 批准号:
    566550-2021
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Alliance Grants
Development of a Low-Cost, Small Footprint, Point-of use, Hand & Forearm Sanitisation Station utilising tap water.
开发低成本、小占地面积、使用点、手动
  • 批准号:
    58005
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Feasibility Studies
A low cost, small footprint garden bike store
低成本、占地面积小的花园自行车店
  • 批准号:
    105060
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Feasibility Studies
Strategies for small-footprint devices in structural health monitoring
结构健康监测中小型设备的策略
  • 批准号:
    RGPIN-2015-06295
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Strategies for small-footprint devices in structural health monitoring
结构健康监测中小型设备的策略
  • 批准号:
    RGPIN-2015-06295
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
SHF:Small: Optimization of Parallel and Shared Cache Memory using the Footprint Theory
SHF:Small:使用足迹理论优化并行和共享缓存内存
  • 批准号:
    1717877
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Small footprint technologies for produced water treatment
用于采出水处理的小足迹技术
  • 批准号:
    470058-2014
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Industrial Postgraduate Scholarships
DISSERTATION RESEARCH: Biomass estimation and uncertainty analysis: Integrating Bayesian modeling and small-footprint waveform LiDAR data
论文研究:生物量估计和不确定性分析:集成贝叶斯模型和小足迹波形激光雷达数据
  • 批准号:
    1702008
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Small-Footprint Low-cost Galvanic Skin Response Wireless Sensor
小占用空间低成本皮肤电响应无线传感器
  • 批准号:
    499673-2016
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 3.13万
  • 项目类别:
    Engage Grants Program
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了