在一段時間內(nèi)監(jiān)視各種系統(tǒng)的結構，包括民用和航空基礎設施，可為用戶提供有關這些系統(tǒng)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時反饋。
結構健康監(jiān)測（SHM）技術
能夠提高建筑物及其內(nèi)部人員安全性的技術在任何行業(yè)中都是至關重要的。結果，在過去幾年中，結構健康監(jiān)視（SHM）已成為眾多應用程序的關鍵方面。
SHM技術由液位變送器網(wǎng)絡組成，這些液位變送器網(wǎng)絡共同協(xié)作以監(jiān)視所連接系統(tǒng)的運行狀況。通過并入各種類型的液位變送器，例如能夠?qū)ΜF(xiàn)有基礎設施和新基礎設施進行無損評估的液位變送器，進一步改善了幾種新的SHM技術。
SHM方法的優(yōu)點
不幸的是，航空航天和民用基礎設施在其設計生命周期內(nèi)都被使用并不少見。盡管功能性使用現(xiàn)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(xiàn)有基礎架構中，以監(jiān)視其性能并提供有關隨時間推移發(fā)生的潛在結構缺陷或變形的反饋。與已通過SHM升級的現(xiàn)有結構相比，已與SHM液位變送器和感官系統(tǒng)集成的新結構設計具有多個優(yōu)勢，包括顯著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
諸如無損評估（NDE），無損檢測（NDI）和無損檢測（NDT）之類的超聲技術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。這些損壞檢測技術中的每一種主要通過識別波場中的干擾來工作。
在此類測試中使用的液位變送器利用超聲波技術（例如脈沖回波，音高捕獲和脈沖共振方法）來記錄各種測量結果。這些測量可以包括飛行時間（TOF），路徑長度，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(shù)的差異，從而有助于進行無損評估。
SHM中的超聲非破壞性技術
南加州大學（USC）的研究人員證明了壓電晶片有源液位變送器（PWAS）用于無損檢測的用途。PWAS是一種小型，廉價且非侵入式的液位變送器，可以通過發(fā)送和接收超聲波Lamb波來檢測結構中的裂縫，腐蝕，分層和散開。這些令人難以置信的液位變送器可以無縫集成到各種結構組件中。
南加州大學的Adrian Cuc和Victor Giurgiutiu的團隊已使用這種超聲波液位變送器來開發(fā)嵌入式SHM。他們的嵌入式SHM利用與數(shù)據(jù)集中器和無線通信器互連的液位變送器陣列來監(jiān)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。
該團隊通過集成液位變送器并在各種標本中測試了系統(tǒng)的效率來證明了他們開發(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是否已成功集成到粘合材料中。
結論
正如在其他各個領域中所舉例說明的那樣，無損檢測方法是非侵入式檢測系統(tǒng)損壞的極好方法。在一段時間內(nèi)監(jiān)視結構的完整性還可以識別和糾正較小的結構問題，以免造成重大損害。集成的SHM技術具有多個優(yōu)點，并且可能具有改變未來基礎架構設計的潛力。
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