NDE of smart structures using multimode fiber optic vibration sensor
Click here to load reader
Transcript of 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� �������� ��&��
$*+��� ������, � ��B�H&��������� 2���� � ��3�
� ����� ���� & ������ �� � ��� � �� �� � )�&��
������� � 2� �� �� & ����� �� ���� � ���& �� � /
����� ��� ������� 3� & ( ����� � ���=� �������( �
����� �������� .�& �� � ������ �� � ���� ���
���� ����� & ���=� ��������( �� ���� � ����� � ��&��
'&�� & ������ �� � ���� ��� � � & ������� �� &
���� � � �� ���� �� '&�� � &�� &�� ������� � ���&
�� � ������(� ��������( ��� � ��) ���� ��� & �� & �
� ���� ��� � �� � �� ������ � ����
<� ���� � ������� .;� ��� � �� & � ���� �� ����/
����� �� �������� ��� �� �+� &�� � � ��� � � �
& ����� � ��� �� ����� .�& �� � & -� /
�� �� ��������� & ��� �������� �� ��� � �����
)�& ���� � .;� ��� ��� �����, ��-( �������
�� ��� � )�& �� �� � %.;� &�� � � ��� � �� ��
&�� ��� � '& ���� �&�) &� &�� ������� .;� ��� �
�� � �� & ��� �� ��� �� ���� �( ������� � �����
� ������� � ���� ����� ������
;����� �� � ����� )& � �� � �� ��� ����
-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 637386@
.��� �� �-� �� ��� � �� �� & �� ���� ������� � ��� ��� � �� & �� �+� � �����
.��� !� . =� ��( ����� ��� � 6"" I8 ����� & �������� ��� .;��
������������ &�� � ���� �� ������� � ����� � )�&
���� ������ � ����� � ��� �&�����(� ���� & �� �
� ��� �� �� � ��� ������ �������� ��&� � ������ �
& �( ������ &�8��� �� � �� ��� � �����
����&�� � ��� ���&����� .�& �� � & �� ����
����������( �� & ������ �� )�& & ������� ���-�
��� �� & ���� � � � � � �� )&��& �&���� �
��� �� � )&�� � ������� �� ���� � ���� �� �� ��
-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 63738 6J
.��� � '& ����������� �� �� & ��� ������� � �� �� �� � )�& & �������� ��� .;��
.��� 6� '& ����������� �� �� & ��� ������� � �� �� � )�& � ������ �� 8� � ��� � ����
��� ���� �(� ��� � �������� ����� �� ��
��� � � �� ��� � .;� � & � � � � ���� ��
��� ���� � 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
.��� $� '& ��& ���� ������ �� & � ��� � � �� ������� �� & ��� � �� �� �� � )�& � ������� .;1��
(a)
(b)
.��� @� 2�3 ��� ������ �� & �������� �� ��� � )�& & ���+��
2�3 ��� ������ �� & �����, ��-( ������� �� ��� � )�& )�
� �����������
� �� �� & �� �+� �� � � ��� � � �( � � ��� &
�������� �� �� �� & �� �+� � ��� �&��� � ���� �
�� �� '& .;1� )�� �� �� � )�&�� & �����, ��-(
������� � �� ��� ����� ���� � �� & ��������
�� ��� �� � ������� -�� �� ���� � � � & �- � ��
�� & � ���
<� &�� -� �� �� & -����� ������ �� � ����������
�������� ������ �� � � =� ��( ������ � ) � � ���
-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 63738 6D
.��� J� �(����� ����� ��� � �� & �������� �� ��� � )�&�� ���+� ����� ����� ���� � ������� .;��
.��� A� �(����� ����� ��� � �� & �������� �� ��� � )�& & ���+� ����� ����� ���� � ������� .;��
-.�. ����� . �#��� / �0%1$ 2����������� '3 �4554� 63738$"
.��� D� �(����� ����� ��� � �� & �����, ��-( ������� �� ��� � )�&�� ����� � �� & �� �� � ������� .;��
.��� �"� �(����� ����� ��� � �� & �����, ��-( ������� �� ��� � )�& )� � ���������� �� & �� �� � ������� .;��
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 $�