Praca doktorska podejmuje zagadnienie zaprojektowania i przetestowania bezprzewodowych czujników pasywnych dedykowanych dla aplikacji monitoringu stanu konstrukcji (z ang. SHM). Projekt czujników został oparty na technice bezprzewodowej komunikacji (z ang. RFID).
Pierwszym z zaprojektowanych czujników jest pasywny bezprzewodowy czujnik, służący do detekcji pęknięć w elementach ceramicznych oraz szklanych. Czujnik jest dedykowany zarówno dla zastosowań SHM, jak również do diagnostyki niektórych elementów maszyn. Drugim z zaprojektowanych czujników jest bezprzewodowa platforma sensoryczna działająca w paśmie wysokich częstotliwości (z ang. HF) RFID. Służy ona do bezprzewodowego przesyłu danych z dowolnego podłączonego czujnika o niskim poborze energii do czytnika RFID. Przedstawione zostały założenia dotyczące platformy, jej projekt elektroniczny, problematyka dotycząca odzysku energii z sygnału emitowanego przez czytnik (bilans energetyczny), problematyka dotycząca zarządzania transferem danych oraz najważniejsze cechy platformy, które wyróżniają ją spośród innych rozwiązań.
Większość zaprezentowanych w pracy eksperymentów przeprowadzonych na prototypach czujników, odnosi się do przewidywanych zastosowań czujników (w szczególności platformy sensorycznej) i zostało przygotowane w taki sposób, by jak najlepiej odwzorować rzeczywiste warunki pracy czujników w systemach SHM i diagnostyki maszyn.
Title:
Wireless Passive Sensor Used in Structural Health Monitoring Tasks Abstract:
The dissertation addresses a problem of a wireless and battery-free passive sensing platform design for Structural Health Monitoring (SHM). The technology chosen for the sensor design is the Radio Frequency Identification (RFID) technology. There were proposed the wireless passive crack detection sensor dedicated for the ceramic elements and the wireless passive sensing platform. The crack damage sensor has a form of the planar coil and could be applied directly on the monitored element. The sensing platform is based on the RFID technology, where a standard RFID transponder device serves as an interface between low- power sensors - used for damage detection - and RFID reading device. Sensor data are transmitted remotely from this sensing platform to a PC that controls the entire system. The magnetic field produced by an antenna of the RFID reading device is used for energy harvesting. The platform supports different types of sensors that can be positioned in remote locations and used for structural damage detection.
The sensing capability and the damage detection performance of the proposed system is demonstrated using two simple application examples - i.e. vibration measurements in a beam-like structure subjected to the force excitation and temperature measurements in a bearing that supports a rotating shaft.
