Implementación y caracterización de sistemas amplificadores para sistemas de monitorización estructural basados en sensores piezoeléctricos

Ocaña Carmona, José Carlos (2020). Implementación y caracterización de sistemas amplificadores para sistemas de monitorización estructural basados en sensores piezoeléctricos. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Implementación y caracterización de sistemas amplificadores para sistemas de monitorización estructural basados en sensores piezoeléctricos
Author/s:
  • Ocaña Carmona, José Carlos
Contributor/s:
  • Barrera López de Turiso, Eduardo
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Electrónica de Comunicaciones
Date: July 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Sistema amplificador; Monitorización estructural; SHM (Structural Health Monitoring)
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Este proyecto surge del desarrollo de un sistema de monitorización estructural SHM (Structural Health Monitoring) para las aeronaves cuyos objetivos son mejorar la seguridad, aumentar la fiabilidad de las estructuras que integran una aeronave y minimizar los tiempos y costos de mantenimiento y reparación. La tendencia tecnológica y las grandes inversiones en los últimos años de la industria aeronáutica por los sistemas de monitorización, se debe a que uno de sus principales retos de cara a un futuro es hacer aeronaves eco-eficientes consiguiendo una reducción de peso, ruido, combustible y emisiones de CO2 al medio ambiente mediante el uso de nuevos materiales, haciendo que este proyecto sea de gran interés. El SHM planteado se compone de una arquitectura electrónica basada en la propagación de ondas ultrasónicas u ondas de Lamb, haciendo uso de la técnica de inspección round robin mediante sensores piezoeléctricos integrados en las estructuras a monitorizar. El sistema amplificador desarrollado en este proyecto es solo una parte dentro de la arquitectura electrónica de la que se compone el sistema de monitorización estructural. Su función es acondicionar la señal generada encargada de excitar el sensor piezoeléctrico emisor. Para ello, se han escogido dos amplificadores comerciales en base a las especificaciones y restricciones del diseño, pudiendo comparar resultados y valorar que opción es la más adecuada. Para su desarrollo, en primer lugar se estudia la caracterización de cada uno de los amplificadores, a continuación se procede al diseño y fabricación de las placas de circuito impreso, y por último se lleva a cabo la soldadura y montaje de los componentes electrónicos para testear mediante distintas pruebas que se garantiza un correcto funcionamiento del sistema cumpliendo con las especificaciones y restricciones de diseño planteadas inicialmente. Tras los resultados obtenidos se concluye que los sistemas se han desarrollado de forma exitosa pudiéndose plantear varias líneas futuras de trabajo. Abstract: This project emerges from the development of a system of structural health monitoring (SHM) for aircrafts, which aims to improve security, upgrade the reliability of the structures that make up the aircraft and minimize the time and expenses of maintenance and fixing. In the last few years, the technological trend and huge investments of the aircraft industry in structural health monitoring have been due to the fact that one of the main challenges of the future is building eco-efficient airplanes in order to reduce the weight, noise, fuel and CO2 emissions to the atmosphere through the use of new materials, making this project of a great interest. The SHM proposed is composed of an electronic architecture based on ultrasonic wave propagation, or Lamb's waves, making use of the inspection technique round robin, using piezoelectric sensors integrated into the structures for monitoring. The amplifying system developed in this plan is just one part of the electronic architecture of structural health monitoring. Its main function is to condition the signal generated that is in charge of energizing the transmitter piezoelectric sensor. For this, two commercial amplifiers have been chosen according to their design specs and restrictions through comparing results and assessing which option is the most suitable. During development, the features of each of the amplifiers are first of all studied. After that, printed circuit boards are designed and made up. Finally, the welding and assembly of the different components is carried out and then it is checked using various tests, to guarantee it is working correctly in the system accomplishing the initial design specifications and restrictions. After the results obtained, it is concluded that the systems have been developed successfully and several future lines of work can be proposed.

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Item ID: 66553
DC Identifier: http://oa.upm.es/66553/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66553
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 29 Mar 2021 07:38
Last Modified: 26 May 2021 22:30
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