Transformación de dispersión de ondas para la detección y localización de daños subterráneos en el sensor PZT

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería
• Procesamiento de señales

Sus antecedentes:

• Los sistemas de monitoreo de la salud estructural (SHM) se basan en sensores piezoeléctricos, a menudo titanato de zirconato de plomo (PZT), para la evaluación de la integridad estructural.
• El daño subterráneo en los sensores PZT compromete la fiabilidad y precisión del sistema SHM.
• Los métodos existentes pueden requerir señales de referencia de sensores no dañados, lo que limita la aplicación práctica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método libre de referencia para detectar y localizar defectos subterráneos en los sensores PZT.
• Mejorar la fiabilidad y las capacidades de autodiagnóstico de los sistemas SHM.
• Proporcionar una solución interpretable y no invasiva para el monitoreo de la salud del sensor PZT.

Principales métodos:

• Medición experimental de las interacciones de ondas ultrasónicas en materiales PZT utilizando un esquema de excitación basado en el acoplamiento de Coulomb.
• Aplicación del filtro 3D de coincidencia de bloques (BM3D) para eliminar las imágenes de campo de onda de alta resolución pero ruidosas.
• Utilizando la Transformación de Diseminación de Ondas (WST) para la extracción de características estables, jerárquicas e invariantes de traducción de datos denoizados.
• Detección de defectos sin supervisión mediante la identificación de anomalías espaciales que alteran la simetría del material.

Principales resultados:

• Se obtuvieron imágenes de campo de onda denoizadas de alta resolución, preservando detalles estructurales críticos.
• La Transformación de dispersión de ondas proporcionó representaciones de patrones acústicos robustos.
• El método detectó y localizó con éxito defectos subterráneos sin requerir una señal de referencia.
• Las anomalías espaciales indicativas de defectos se identificaron por desviaciones de la simetría esperada del material.

Conclusiones:

• La técnica sin referencia propuesta detecta y localiza eficazmente los defectos subterráneos en los sensores PZT.
• Este enfoque mejora significativamente la fiabilidad del sistema SHM a través de un mejor autodiagnóstico del sensor.
• El método ofrece una solución no invasiva, interpretable y práctica para mantener la integridad del sensor.