آسیب یابی بر پایه ی امواج هدایت شده برای کاربردهای پایش تندرستی سازه ها

در این پایان نامه، آسیب شناسی سازه ای یک تیر ضخیم پولادی از جنس st-52 با بهره گیری از روش پخش امواج هدایت شده ی فراصوت، مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا، روش های گوناگون آسیب شناسی در سازه ها شناسانده شده است. با مقایسه بین روش های موجود، روش پخش امواج هدایت شده ی فراصوت به عنوان روشی نیرومند با توانایی پایش بلادرنگ سازه ها (بدون حضور و دخالت انسان) برای انجام فرایند آسیب شناسی برگزیده می شود. در ادامه، به بیان جنبه های نگره ای و کاربردی روش یاد شده پرداخته می شود. در گام بعد، پردازش سیگنال به عنوان مهم ترین بخش یک سامانه ی آسیب یاب بر پایه ی سیگنال مورد بررسی قرار گرفته است و روش های گوناگونی در این زمینه شناسانده می شوند. در ادامه، نشان داده می شود که به کارگیری تبدیل موجک، به دلیل دارا بودن برتری های فراوان نسبت به سایر روش های پردازش سیگنال، برتری دارد. سپس، به بازکردن الگوریتم پردازش سیگنال به کارگرفته شده در این پژوهش پرداخته شده است و مجموعه ی کارهای صورت گرفته در این باره در قالب فرایندهای پیش -پردازش، پردازش و پس -پردازش سیگنال ارایه می شود. در قسمت پیش -پردازش، با هدف پالایش سیگنال ها، کارهایی مانند نمونه برداری، پنجره گذاری، میانگین گیری، کنارگذاری بخش نا متناوب، هم پایه سازی و نوفه زدایی صورت پذیرفته است. پس از آن، سیگنال های پیش -پردازش شده، با بهره گیری از تبدیل موجک پیوسته و روش توان میانگین مقیاس شده ی موجک مورد پردازش قرار گرفته اند. در ادامه، از سیگنال های پردازش شده، ویژگی هایی مانند زمان پرواز و شدت انرژی موج بازتابیده شده از آسیب درآوری می شود تا سرشت های گوناگون آن مانند هستی، جا و بزرگا، به صورت دستی تعیین شود. در گام بعد، با هدف خودکارسازی فرایند آسیب شناسی، ویژگی هایی به نام نقطه های سرشت نمای آسیب، که برای نخستین بار در این پایان نامه پیشنهاد شده اند، از سیگنال ها درآوری شده است تا با به کارگیری آن ها، یک شبکه ی عصبی مصنوعی چندلایه آموزش داده شود. به منظور تهیه مجموعه داده ی ورودی جهت آماده سازی شبکه به گونه ای سریع و مقرون به صرفه، شبیه سازی های سه بعدی و گذرای پخش موج با بهره گیری از روش اجزای محدود در بسته ی نرم افزاری آباکوس و از راه نوشتن یک کد به زبان پیتون انجام پذیرفته است. در گام بعد، با هدف ارزیابی توانایی الگوریتم هوشمند پردازش سیگنال ارایه شده در شناسایی ترک در سازه، آزمون های آزمایشگاهی انجام می گیرد. برای برانگیزش و گرد آوری سیگنال های بدست آمده از پخش امواج هدایت شده در سازه، از دو تبدیل کننده پیزوسرامیکی، یکی به عنوان به کار اندازنده و دیگری به عنوان حسگر، به کارگرفته شده است. برای انجام آزمایش هایی دقیق، برنامه ای تفسیر شده به زبان c تهیه شده است که سامانه های الکتریکی برانگیزش (تابع ساز) و گرد آوری سیگنال (نوسان نما) را با دقت مناسبی کنترل کند. در پایان، با به کارگیری سیگنال های بدست آمده از آزمون های آزمایشگاهی، شبکه ی آموزش داده شده مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده حکایت از دقت بالای سامانه ی هوشمند آسیب یابی در شناسایی و سرشت یابی ترک در سازه دارد. گفتنی است همه ی کدهای فرایند پردازش سیگنال در نرم افزار متلب نوشته شده اند.