Bezprzewodowe monitorowanie defektów strukturalnych
Większość dotychczasowych prac badawczych i rozwojowych dotyczyła fazy diagnostycznej monitorowania kondycji strukturalnej, w tym analizy przebiegu i lokalizacji uszkodzeń. Znaczenie fazy prognostycznej można porównać do profilaktyki w medycynie — chodzi o identyfikowanie lub przewidywanie awarii w celu oszczędzania czasu i pieniędzy, a potencjalnie również ratowania życia. Naukowcy pracujący nad finansowanym ze środków UE projektem WISMOS ("Wireless/integrated strain monitoring and simulation system") połączyli czujnikowe systemy diagnostyczne z systemami predykcyjnymi wykorzystującymi metody obliczeniowej mechaniki struktur, tworząc zintegrowany system diagnozowania i prognozowania kondycji strukturalnej. Wbudowane sieci czujników aktywujących wykrywają w czasie rzeczywistym lokalizację i zakres rozbieżności strukturalnych między faktyczną strukturą a jej oryginalnym projektem. Dodatkowo system monitoruje wpływ zużycia struktury i planuje inspekcje związane z konkretnymi objawami (w odróżnieniu od zwykłych inspekcji okresowych) w celu skorygowania problemu, zanim wpłynie on na zdatność do lotu. Konwencjonalne systemy czujników naprężeń wymagają prowadzenia dużej liczby ekranowanych kabli i dokonywania licznych modyfikacji w istniejących strukturach płatowca. Aby zminimalizować tego typu problemy, naukowcy opracowali system bezprzewodowych czujników ZigBee. System stworzono poprzez połączenie komercyjnego czujnika tensometrycznego, przekaźnika danych z czujnika oraz układu bezprzewodowego ZigBee umożliwiającego komunikację z komputerem. Dodatkowo opracowano oprogramowanie do mapowania naprężeń odległych od źródła pola w celu dopasowania fizycznych lokalizacji czujników do lokalizacji węzłów zaawansowanego modelu obliczeniowego do progresywnej analizy awarii, trwałości i odporności na uszkodzenia. Do testów kompresji naukowcy wybrali usztywniony panel kompozytowy reprezentujący komponenty kadłuba i skrzydeł, używając jednego panelu nienaruszonego i jednego naciętego ostrzem diamentowym. Następnie porównano skuteczność systemu diagnostyczno-prognostycznego wykorzystującego powierzchniowe bezprzewodowe czujniki ZigBee z wynikami z konwencjonalnego sprzętu przewodowego do pomiaru naprężeń. Sygnały zarejestrowane z obu systemów były w znacznej mierze zgodne, a system diagnostyczno-prognostyczny odnotował większe naprężenia z czujnika znajdującego się w pobliżu miejsca naruszenia laminatu w naciętym panelu. Technologia opracowana przez projekt WISMOS została pomyślnie zweryfikowana, a przyszłe badania powinny zostać skoncentrowane na testach systemu czujników powierzchniowych podczas lotu oraz metodach osadzania czujników naprężenia. Potencjalne zastosowania mogą dotyczyć monitorowania kompozytów do zastosowań komercyjnych, wojskowych i kosmicznych, jak również elementów strukturalnych budynków, pojazdów, statków itp.
