Monitorování dynamických soustav s využitím piezoelektrických senzorů vibrací
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
E
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá lokalizací a výpočtem zatížení dynamických soustav pomocí piezoelektrických senzorů. Nalezení metod pro lokalizaci a výpočet zatížení na jednoduché soustavě nebo modelu je zásadní pro jejich využití při monitorování strukturálního stavu složitějších soustav. V první části práce je popsán piezoelektrický senzor a jeho aplikace v leteckém, stavebním, automobilovém průmyslu a vlakové dopravě. V této části jsou uvedeny metody založené na šíření vln nebo různé modifikace metod neuronových sítí vedoucích k identifikaci zatížení. K identifikaci zatížení se také využívá časově reverzní metoda, metoda založená na dekonvoluci signálu a metoda založená na poměru amplitud výstupního napětí piezoelektrického senzoru. V další části práce jsou metody popsány, je uvedeno vhodné umístění senzorů a jejich počet v rámci technické soustavy podle použité metody. Následně jsou metody ověřeny na jednoduché experimentální soustavě a vzájemně porovnány. Dále byl vytvořen model piezoelektrického senzoru, pomocí kterého je možné přepočítat přetvoření na výstupní napětí piezoelektrického senzoru. K ověření metod na technické soustavě byla vybrána problematika přejezdu vagonu části koleje. Aplikací těchto metod byla zjištěna rychlost vagonu a jeho zatížení.
The aim of this diploma thesis is to describe localization and calculation load identification of dynamic systems using piezoelectric sensors. Finding methods, which would allow us to evaluate loads on simple systems is the key to their application in the structural health monitoring of more complex systems. A theory necessary for understanding and application in aerospace, civil engineering, automobile industry, and train traffic of presented methods is given in the first part of the thesis. In these applications, the methods of wave propagation and different types of neural network methods are used to evaluate load identification. It is possible to evaluate loads by using a time reverse method, a method based on signal deconvolution, and a method based on a voltage amplitude ratio of the piezoelectric sensor. In the next part, the methods are described, the suitable place for gluing of a sensor, and the number of sensors for using method is given. These methods were verified and compared to a simple experimental system. In the following part, the model of the piezoelectric sensor is presented. It is possible to use the model for calculating voltage output from the strain. For methods verification, the problem of train passage in a specific place of the railway is chosen. The speed of the train and its load on the railway was calculated by using these methods.
The aim of this diploma thesis is to describe localization and calculation load identification of dynamic systems using piezoelectric sensors. Finding methods, which would allow us to evaluate loads on simple systems is the key to their application in the structural health monitoring of more complex systems. A theory necessary for understanding and application in aerospace, civil engineering, automobile industry, and train traffic of presented methods is given in the first part of the thesis. In these applications, the methods of wave propagation and different types of neural network methods are used to evaluate load identification. It is possible to evaluate loads by using a time reverse method, a method based on signal deconvolution, and a method based on a voltage amplitude ratio of the piezoelectric sensor. In the next part, the methods are described, the suitable place for gluing of a sensor, and the number of sensors for using method is given. These methods were verified and compared to a simple experimental system. In the following part, the model of the piezoelectric sensor is presented. It is possible to use the model for calculating voltage output from the strain. For methods verification, the problem of train passage in a specific place of the railway is chosen. The speed of the train and its load on the railway was calculated by using these methods.
Description
Keywords
Piezoelektrický senzor, aplikace piezoelektrického senzoru, identifikace zatížení dynamických systémů, časově reverzní metoda, metoda založená na dekonvoluci signálu, metoda založená na šíření vln, metoda poměru amplitud výstupního napětí piezoelektrického senzoru, model piezoelektrického senzoru, problematika přejezdu vagonu části kolejnice, Piezoelectric sensor, applications of piezoelectric sensor, dynamic systems load identification, time reverse method, method based on signal deconvolution, method based on a voltage amplitude ratio of the piezoelectric sensor, model of piezoelectric sensor, the problem of train passage in a specific place of the railway
Citation
SVOBODA, L. Monitorování dynamických soustav s využitím piezoelektrických senzorů vibrací [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Mechatronika
Comittee
RNDr. Vladimír Opluštil (předseda)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. (člen)
mjr. Ing. Václav Křivánek, Ph.D. (člen)
Ing. Bohumil Král, CSc. (člen)
Ing. Josef Ferda (člen)
Date of acceptance
2020-10-02
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji závěrečnou práci. Poté byly předneseny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Následně byly pokládány další otázky vztahující se k diplomové práci:
Může mít šum sinusový signál? Má takový šum nějakou náhodnou složku?
Jak vznikl prezentovaný napěťový signál?
Co je to histogram? Je prezentovaný histogram vykreslen vhodně? Co je v něm uváděná náročnost? Jak se kvantifikuje?
Můžete vysvětlit hypotézu časové invariance a reciprocitu rovnice elastodynamické vlny?
Která složka přetvoření byla měřena?
Po zodpovězení všech dotazů bylo vystoupení hodnoceno jako dostatečné.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení