在一段時(shí)間內監視各種系統的結構，包括民用和航空基礎設施，可為用戶(hù)提供有關(guān)這些系統的結構完整性和性能的寶貴信息。這不僅有助于理解和評估結構的預期壽命，而且還可以提供任何結構異常的實(shí)時(shí)反饋。
結構健康監測（SHM）技術(shù)
能夠提高建筑物及其內部人員安全性的技術(shù)在任何行業(yè)中都是至關(guān)重要的。結果，在過(guò)去幾年中，結構健康監視（SHM）已成為眾多應用程序的關(guān)鍵方面。
SHM技術(shù)由液位變送器網(wǎng)絡(luò )組成，這些液位變送器網(wǎng)絡(luò )共同協(xié)作以監視所連接系統的運行狀況。通過(guò)并入各種類(lèi)型的液位變送器，例如能夠對現有基礎設施和新基礎設施進(jìn)行無(wú)損評估的液位變送器，進(jìn)一步改善了幾種新的SHM技術(shù)。
SHM方法的優(yōu)點(diǎn)
不幸的是，航空航天和民用基礎設施在其設計生命周期內都被使用并不少見(jiàn)。盡管功能性使用現有結構具有成本效益，但確保安全，有效地使用這些基礎結構至關(guān)重要，尤其是一旦它們的設計壽命結束。
SHM方法可以輕松地合并到現有基礎架構中，以監視其性能并提供有關(guān)隨時(shí)間推移發(fā)生的潛在結構缺陷或變形的反饋。與已通過(guò)SHM升級的現有結構相比，已與SHM液位變送器和感官系統集成的新結構設計具有多個(gè)優(yōu)勢，包括顯著(zhù)降低了基礎架構的成本，重量和大小。
損傷檢測的非破壞性技術(shù)
諸如無(wú)損評估（NDE），無(wú)損檢測（NDI）和無(wú)損檢測（NDT）之類(lèi)的超聲技術(shù)被廣泛用于檢測金屬結構中的缺陷以及識別結構中的局部損壞。這些損壞檢測技術(shù)中的每一種主要通過(guò)識別波場(chǎng)中的干擾來(lái)工作。
在此類(lèi)測試中使用的液位變送器利用超聲波技術(shù)（例如脈沖回波，音高捕獲和脈沖共振方法）來(lái)記錄各種測量結果。這些測量可以包括飛行時(shí)間（TOF），路徑長(cháng)度，頻率，波反射角，折射角，阻抗和相角。液位變送器可以記錄由結構缺陷或局部損壞引起的這些參數的差異，從而有助于進(jìn)行無(wú)損評估。
SHM中的超聲非破壞性技術(shù)
南加州大學(xué)（USC）的研究人員證明了壓電晶片有源液位變送器（PWAS）用于無(wú)損檢測的用途。PWAS是一種小型，廉價(jià)且非侵入式的液位變送器，可以通過(guò)發(fā)送和接收超聲波Lamb波來(lái)檢測結構中的裂縫，腐蝕，分層和散開(kāi)。這些令人難以置信的液位變送器可以無(wú)縫集成到各種結構組件中。
南加州大學(xué)的Adrian Cuc和Victor Giurgiutiu的團隊已使用這種超聲波液位變送器來(lái)開(kāi)發(fā)嵌入式SHM。他們的嵌入式SHM利用與數據集中器和無(wú)線(xiàn)通信器互連的液位變送器陣列來(lái)監視和檢測在基礎架構生命周期中可能發(fā)生的任何結構性損壞。
該團隊通過(guò)集成液位變送器并在各種標本中測試了系統的效率來(lái)證明了他們開(kāi)發(fā)的SHM的效率，這些標本包括鋁制搭接，直升機槳葉和航天器面板。通過(guò)使用各種波傳播方法發(fā)送和接收引導的Lamb波，USC研究人員驗證了該技術(shù)是否已成功集成到粘合材料中。
結論
正如在其他各個(gè)領(lǐng)域中所舉例說(shuō)明的那樣，無(wú)損檢測方法是非侵入式檢測系統損壞的極好方法。在一段時(shí)間內監視結構的完整性還可以識別和糾正較小的結構問(wèn)題，以免造成重大損害。集成的SHM技術(shù)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，并且可能具有改變未來(lái)基礎架構設計的潛力。
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