NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

7

Click here to load reader

Transcript of NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

Page 1: NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

��� �� ��� ���� � ����� ������� �� ���� ������� � ���

���� � ������ �� �������

������ ������� ������ � ������� ������ ������ ���������� �������� �������� ��� �� � �!������� � ���������� ��� "��#����� $���������� ������� %������������ ���������� ������� ���#�� �����&�� �'()(�

� � �� � � � � �� !"""# ��� � $ %��& !""�# ��� � � ! %��& !""�

��������

'& � ���( ���� ������ � &��� )&��& ��( � �� � � ����� & & ��& �� ���� � * �� )&��& ������� �������� �� �� ���

��� ��� � �� � �� �� ���� ���� � ���& �� ����� )����� � ��� ���� �(� � ��� � �� �� ���� ������� � ���� &�� � �

� � ��� � � ����� ������ ����� � � � &�� ��� � �� & � ���� �� ������ �� �+� �� � ������� ������ �� �� � ���� �� �

������� ������ �� )�& � ���� �� !"",! " �� �� �� � �� & � � � -� �� �� '& & � ���� ����(��� ��� & -� �� ��� ��

� � ���� �� '& �� ���� � ���� &�� � � �� �� � �� & �����, ��-( ������� �� ��� �� ��� ����� ���� � �� & ����� ��

�������� �� ��� ��� .�& �� � -� �� �� � -���� & ���� � (� � �� ����� � & � �� ��� �� &�� � � ��� � ��� '&

���� �&�) &� &�� +��� �� ������� �� ���� � ��� ��� � �� � �� & ���/� ����� �������� �� ��� �� ������ !""� ��� ��

��� �� ��� ��� ��&� � � ��

!������0 ���/� ����� ��������# .�� ���� � ���# 1������ � ���# �� �+� � ����# ��� �� ���

� ���� ������

��� �� ��� �(� �� ��� ���� � 2�%��3 &�� � �

� ���� � )�& ��������� ��� & �����( �� ��� � ����

& ���� � ���&����(� �&�� ��� ��� � � �� �� ����

� & �&������ ������ � ��� �� ����� ��� ��� �%��

�&���� &�� &�� �������� &� ����) & � � �&��� & �

�&�� � ����� & � �)� & ��&� ����� ��������� ��� ��

� � �� ������( ������ ��� +�� �� � �� � 4�567� �%��

�� ���( &�� & �������� �� �������� ������ �� �/

���� �� ���� &�� �������� � ����� ��� ������� �����

��������(� �� �%�� �� � &(��� ������� �� ��� �(� �

)&��& �� ������ � �� & ������ ���0 � ���� ����/

��� ��� ��� ������ '& � ���� � � �������� �� &

��������� �# & ������� ���� ����(8 & � �������

��� & � ����� & ������ � �&��� & ������ � �&��/

���� �&��� ����� �� & ���� � '& ������ � �� �/

��� )&��& ��+ �� & �%�� ������ & �� ���� � ����

�&�� � ��( ����(� � ��& �������� 2��3 9���� ���/

� �& �������� 2%�3 9���� �� 8� � ��� ��� �� 8�/� ����

�� ����� ��� � ��/���� ���(� 2��:3 4�567�

.�� ���� � ���� 2.;��3 &�� ���( ������� � )&��&

� �� � �� ��� �� ���� ��� ���� �� '& ( � �����

��� & �� �� �� ��� � & ��� � � �� & ����

�� )&��& & ( � �� �� �� '& ( � ���& ( ��� ��

�� -� ���� ��� � ��� �� � �( � ������ �� �� /

� �� 2�%<3� '& ( � � ����� � ��( ���� &� ���

�����( & �� ���(� � =� ��(� �����8����� � �&�� ��

���& �� ����� &���& & �� � ;� �� & ������� � ��

&� & � � ���� � � ( ���& �� ) ��& ��� ����� ����&

&� & ( ��� � �� �� � �� ������� �� ���� �� � ���/

������ ���� )&��& )��� �� � ��� & ������

�� ��(� �� ��� ������� ���� � �� �� � )�&

.;� ��� ����� & & ��& �� & ���� � ��� ���/

������ �� � ��� � %��( .;� &�� � � � � ��� � �� ��

�� �%�� 4!�6�$7� .�� ���� ��� ���� � � �� �������

�&�����( &� )��� ����) & ���� � ��� � � ����

�(� � � & � � ������ ������� ����� ��� ��� �� ����/

��� �������� ��� ���( �& � �� � �� � � ���� �

&� )���� � � ( ������� � ��&� � �( �& � ���� �

� ) (� � �� .;� &�� � � � � ��� � �� & ���/� ���/

�� �������� 2���3 �� ���� ��� ���� � ���& �� &

-����� .��(5: � �� � �� 2�.:<3 ��� �� >���

����� 2.>?3 4@5A7�

%� ���� ������ � &��� ��( � �� � � ����� &

& ��& �� & ���� � * ������� �������� �� �� ���

�� �� ���� ���� � ���& �� ����� )����� '& �(�����

�&��� ����� �� & ���� � ��� � �&��� � )& � &

���� � � ���B � � ����� ���& �� ���- ���+����

� ���������� �� ����� � �������� '& ����� � &

���� � ��� � � � � �( ����(8��� & �������

�������� '& � ���( ������� � ���� ���& �� ������

���� ���� �� �� 8� � ��� ������ �� ��� ������ ��

��'C� <� ������� $ 2!""!3 6$5$�

"D@ /A@D$,"!,E / � ��� �� � !""� ��� �� ��� �� ��� ��� ��&� � � ��

:<<0 �"D@ /A@D$2"�3"""!6/F

)))� �� �� ����,���� ,�� ��

� G� �������� ��&��

$*+��� ������, � ��B�H&��������� 2���� � ��3�

Page 2: NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

� ����� ���� & ������ �� � ��� � �� �� � )�&��

������� � 2� �� �� & ����� �� ���� � ���& �� � /

����� ��� ������� 3� & ( ����� � ���=� �������( �

����� �������� .�& �� � ������ �� � ���� ���

���� ����� & ���=� ��������( �� ���� � ����� � ��&��

'&�� & ������ �� � ���� ��� � � & ������� �� &

���� � � �� ���� �� '&�� � &�� &�� ������� � ���&

�� � ������(� ��������( ��� � ��) ���� ��� & �� & �

� ���� ��� � �� � �� ������ � ����

<� ���� � ������� .;� ��� � �� & � ���� �� ����/

����� �� �������� ��� �� �+� &�� � � ��� � � �

& ����� � ��� �� ����� .�& �� � & -� /

�� �� ��������� & ��� �������� �� ��� � �����

)�& ���� � .;� ��� ��� �����, ��-( �������

�� ��� � )�& �� �� � %.;� &�� � � ��� � �� ��

&�� ��� � '& ���� �&�) &� &�� ������� .;� ��� �

�� � �� & ��� �� ��� �� ���� �( ������� � �����

� ������� � ���� ����� ������

;����� �� � ����� )& � �� � �� ��� ����

-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 637386@

.��� �� �-� �� ��� � �� �� & �� ���� ������� � ��� ��� � �� & �� �+� � �����

.��� !� . =� ��( ����� ��� � 6"" I8 ����� & �������� ��� .;��

Page 3: NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

������������ &�� � ���� �� ������� � ����� � )�&

���� ������ � ����� � ��� �&�����(� ���� & �� �

� ��� �� �� � ��� ������ �������� ��&� � ������ �

& �( ������ &�8��� �� � �� ��� � �����

����&�� � ��� ���&����� .�& �� � & �� ����

����������( �� & ������ �� )�& & ������� ���-�

��� �� & ���� � � � � � �� )&��& �&���� �

��� �� � )&�� � ������� �� ���� � ���� �� �� ��

-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 63738 6J

.��� � '& ����������� �� �� & ��� ������� � �� �� �� � )�& & �������� ��� .;��

.��� 6� '& ����������� �� �� & ��� ������� � �� �� � )�& � ������ �� 8� � ��� � ����

Page 4: NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

��� ���� �(� ��� � �������� ����� �� ��

��� � � �� ��� � .;� � & � � � � ���� ��

��� ���� � 4�5$7�

G�& � ���& �� ��B � � ��� � ������� ������ �� �

�� � ��� �� )&��& � ����( �� � �� �� � ������ �

�� ������ �� �+� � �� ����� � � & �� �� &�� �� � K& �

�� - ��� � ������ �� ����� � � &�� ������� ������

�� � & �� �+� �� � ��� �&��� )�& & ��� �� ���(

������� ������� '& �� ���( �� & �& �� �+� ��� �

)� � �� 4D5��7

2� � �L�� 9���������� :����� ��������M ���)& � �� & ������� �� & �& �� �+� ��� � � ��� ��

& � ��/�� ����� ��� � 9� �� & � ��( �� ��� 5���

�� ����� �� & �& �� �+� � :2�3 �� & - ��� � ���/

���� ��� �� 9�� � � ��� � � � ������� �� ��( ��� � �� K& �

�� - ��� � ������ �� ����� � � &�� ������� ������

�� � & ��� 5��� �� ����� � �� ����� � �( � �� <

��� � � � &� & �� �+� �� � �� ������ � � � ��

��( �� �� � �� �� '& � )� � &��� �� ��/

� ����� & ���������� �� ���( �� & �& �� �+� � '& ��

� &�� �� � ��� & �&��� � �� � �� �� & �� �+� �� �

� )� ���� � �� � �� &� & � �������� �� �� �� �

�� ��� �� � ������ ���� � '& � ���� � &�� �� � ���

& ������ ���� � �� & ���� �� �� ��� & �� �+� � �

)� ���� � �� �� '& �� � &�� &�� � &��& � �����/

�( � ���� � �� & ��� �� ��� & ������ �&��� ��

I�) � � � �&�� /����� � � ��� 2GG�3 ��� � �� � � �

�� & � ���� �� �� �+� �� '& �(����� ��� �� &��

� &�� �� ���� � �( & �� � �� & GG�� '& ����� ���/

���� �� & � ��� �� & �� � &�� �� �&�)� �� .��� �� <�

&�� ��� � � ����� ������ �� �� �� � �� ������ ��� ������

'& ��� �� � ������ �� 2�� �3 �� ��� �� �+� � �� �+ ��

&�) � � ���( & �� /��(��� � � �� � ������ ��

'&��

�2% ������

� �������� �

:��� �!�

.�� �=� 2!3� ) ��� � � - ��� � ������ ���& ��

������� � =� ��(�

'& � ���� ) ������ � ����� ���� ������ !"",! "

������� ������ �� �� '& ������� � �� � ��� ���

&� �� & ���������� -����� ������� �� � ����� � � ��

� � ��� �� '& � =� ��( ����� ��� � �� &

�� �� � .;� � � ��������� � =� ��( �� 6"" I8

� �&�)� �� .��� !� '& ����������� �� �� & ���

������� � �� )�& & �� �� � .;� �� �&�)� ��

.��� � '& �� �������� ����������� �� �� & ���

� �� �� � )�& � ������ �� 8� � ��� ������ �� �&�)�

�� .��� 6� < ��� � � � &� & �������� ��� .;� &�� �

&��& � ������( ��� � � �(����� ��� )& �

����� � � & ������ �� 8� � ��� � ����

� ��� ���������� �� �������

'& ��& ���� ������ �� & ��� -� �� � ����� �

��� � �� �� �� � )�& & �������� ��� �� ����

������� � ��� 2.;1�3 �� �&�)� �� .��� $� <� �� � �

��� � ����� & ��� �� & �&��� � �� � �� �� & �� �+�

�� � �� & .;1� � )� ���� � �� �� �� ������

������ �� �� �� � �� &�� -� �� �� ���� & ������

-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 637386A

.��� $� '& ��& ���� ������ �� & � ��� � � �� ������� �� & ��� � �� �� �� � )�& � ������� .;1��

(a)

(b)

.��� @� 2�3 ��� ������ �� & �������� �� ��� � )�& & ���+��

2�3 ��� ������ �� & �����, ��-( ������� �� ��� � )�& )�

� �����������

Page 5: NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

� �� �� & �� �+� �� � � ��� � � �( � � ��� &

�������� �� �� �� & �� �+� � ��� �&��� � ���� �

�� �� '& .;1� )�� �� �� � )�&�� & �����, ��-(

������� � �� ��� ����� ���� � �� & ��������

�� ��� �� � ������� -�� �� ���� � � � & �- � ��

�� & � ���

<� &�� -� �� �� & -����� ������ �� � ����������

�������� ������ �� � � =� ��( ������ � ) � � ���

-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 63738 6D

.��� J� �(����� ����� ��� � �� & �������� �� ��� � )�&�� ���+� ����� ����� ���� � ������� .;��

.��� A� �(����� ����� ��� � �� & �������� �� ��� � )�& & ���+� ����� ����� ���� � ������� .;��

Page 6: NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 63738$"

.��� D� �(����� ����� ��� � �� & �����, ��-( ������� �� ��� � )�&�� ����� � �� & �� �� � ������� .;��

.��� �"� �(����� ����� ��� � �� & �����, ��-( ������� �� ��� � )�& )� � ���������� �� & �� �� � ������� .;��

Page 7: NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor

A" I8� .��� @ �� & ��& ���� ��������� �� & �������

��� �������� �� ��� ��� '& -� �� ��� ���� �� &

�������� �� ��� �� )�&�� ���+� ��� &�� )�& &

���+� ����� � ����� ���� � ������� .;� � �&�)�

�� .���� J ��� A� '& -� �� ��� ���� �� & �����,

��-( ������� � ��� )�&�� ����� ��� &�� )�&

)� � ���������� ����� �� �� �� � ������� .;� �

�&�)� �� .���� D ��� �"�

< )�� ����� &� & ������� �� & ��/�� �����

� =� ��( �� & �������� � �� &�� � � ��� � ���

���A � �"�J I8 )&�� &� �� & � ����/�� �����

� =� ��( &�� � � ��� � ��� ! �@ � !��@ I8�

.� & ������� � ��� �� � � ��������� ����� &

������� ��/�� ����� � =� ��( &�� � � ��� �

��� D�6 � $�" I8� ;� ������ �� &�� & ����� �� ��

& � ��� )�� ��� �� ��� ��( ���� � �( ����� �

& � ��� ���& �� ���+� ��� � ����������� '&��� &

����� � =� ��( )�� � � �� � ���������(�

� �����������

.�� & � ������������ ������ ����������� ��� �

��� � '& �������� ��� .;1� ��� � �� � �� �� �� �/

�� � ��� � � � & ������� �� ��� ���� �(� ���

.�& �� � &�� ������� � ����� � ��� ��� � �� � �

����� & ����� � ��� ���� � ��� �� ���� �(

�� -� ���� � �� �� & ��� � & & �& ���� �� ��� ���/

� � ���& �� � ��� ��������� � ��� ���� � � ���

&��&)�( ��� � ����� � �( � �������� ��� �� ����

� ����

����������

4�7 ?���&� %1� '&������ >�� ��� �� ���� ��� ���� �� ������0

G&����� C I���� �DD!�

4!7 N�� �� .�� ���� ��� ���� �� � ) O�+0 K�� (� �DD$�

4 7 �� �O� � �� ��� � ���( �� & ������ �� �� ���� � �������

�� ���� ��� �� �������� �(� �� ��� % �& �DD!26306D@5$" �

467 >������ ?� ���� >�� � ����� �� �� ���� �&��� �8���� ��/

� ������ ��� ������������ ;&��0 �� ���� ���� ( �� ���/

� ����� ' ���� 2���'3� �DDA �� 6 5J6 <�>� �$J��J"@JJ�

4$7 � ����B�� �� ������� �� :&������� �� ���� � ���� ��� & � �����/

������ �� ��� ���� �� � ���/� ��� ���� �DD$#�$2!306�5$@�

4@7 � 1� � %� �(� 1� % �� �� %��� �.� G���� �;� <��� � �����

�� �.:</��� � ������/�� � ��� ����� ����� �� & ��� ��

���� ���� �� G � � G��� G����� 2NP3 �DDJ#�D0$D5@A�

4J7 G���� �;� ?��& %.� K��� �>� %��&( P�� ��� �� �-�����

.��(5: � � ���� �� ������ ��������� <�0 ����� .� ����

����������� �� �� ���� � ���� �� ���� ��� � �&������ � )

O�+0 ��G�� �DD � �� @"5J"�

4A7 ��� P'� Q&�� �%� K�� GI� G&�� PG� ��� K� � ��& ���� ���

�������� ���� ���� � ����� ����� �� ������� � ��� .>?

� ���� %� ��� � � <� 2���3 �DDD#$2 30!�@5!��

4D7 �������� K>� P��� >�� %���� �>� .�& :�� ��������/���

� ��� �� �� ���� ������� � ����� �� � ���� ;����

�DAD#!A2�$30 �@@5J@�

4�"7 .�& :�� P�B ��+� :�� I���� ��� P��+ � ��� � ������ �� ���(

������ � �� ���� � ��� �� ������ ������� � ��� � ���

� % �& �(� ������ :�� �� �DD!#@263�

4��7 � �� ��� ������ �� .�� ���� ������� � ���/��� � ��� �����

���� �� �:<� * '& <� ������� �(������� �� :&������ ���

����������� 2<�:�RDD3� �:<� ADJ� !D ���5 � � �DDD� ������� �

-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 63738 $�