Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Mirdamadi,Rasoul AmirFattahi,Behzad Nazari
سیدحمیدرضا میردامادی (استاد مشاور) رسول امیر فتاحی ورنوسفادرانی (استاد راهنما) بهزاد نظری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Zamani Hosseinabadi
حسین زمانی حسین آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Due to increasing awareness of the importance of the maintenance topic in different industries, guided ultrasonic wave propagation technique has been widely used for structural health monitoring (SHM) of structures, in recent years. SHM systems are one of the most important tools for evaluating and ensuring the safety of structural systems and constructions. Several researches have been done to design SHM systems for diagnosing damages in different mechanical, aerospace and civil structures. In this thesis, guided ultrasonic wave propagation based SHM is studied. At first, SHM is introduced as an online and suitable method for the maintenance of structures, and guided wave based SHM is explained. Afterwards, signal processing of guided wave signals, as the most important step in a damage detection process, is presented. Different signal processing aspects including: pre-processing, signal processing and feature extraction, pattern recognition and making the damage detection process intelligent, are described. Next, identification of damage in a thick steel beam is studied, as a sample SHM application. By using available finite element simulation and experimental signals, identification of the location and severity of created damage is investigated. In this study, different algorithms are introduced and are used for processing the signals and determining the damage characteristics. At first, de-noising and compressing of guided wave signals by means of discrete wavelet transform (DWT) and wavelet packet transform (WPT), respectively, is studied; and the effect of choosing different orthogonal and bi-orthogonal mother wavelets in the quality of de-noising and compressing processes is investigated. The results are showing the better performance of bi-orthogonal wavelets in guided wave signals de-noising and compression. Next, an algorithm is proposed based on some general statistical features of the signals for justify; MARGIN: 0cm 0cm 0pt" Keywords: Structural health monitoring (SHM), Guided ultrasonic wave propagation, Damage identification, Signal processing, Wavelet transform (WT), De-noising, Compressing, Neural networks (NN), Support vector machines (SVM), Wavelet networks (WN), Hardware implementation, FPGA.
با افزایش توجه به تعمیر و نگهداری در صنایع مختلف، پایش سلامت سازه ها با استفاده از روش پخش امواج هدایت شده ی فراصوت، در سال های اخیر از اهمیت بسیاری برخوردار گردیده است. سامانه های پایش سلامت سازه ها از جمله مهمترین وسیله ها برای ارزیابی و تضمین سلامت سازه ها و ساختمان های مختلف می باشند. پژوهش های فراوانی در سال های اخیر به منظور طراحی و توسعه ی کاربرد سامانه های پایش سلامت سازه ها به منظور شناسایی آسیب در سازه های مختلف مکانیکی، هوافضا و عمرانی صورت گرفته است. در این پایان نامه، پایش سلامت ساختاری سازه ها با استفاده از روش پخش امواج هدایت شده ی فراصوت، مورد بررسی قرار گرفته است. درابتداروشپایشسلامتساختاریسازه هابهعنوانیکروشبه هنگامومفیددرموضوعتعمیرونگهداریسازه هامعرفیشده و استفاده از امواج هدایت شده ی فراصوت برای پایش سلامتی سازه ها شرح داده شده است. سپسپردازشسیگنال،بهعنوانمهم ترینقسمتدرکارایییکسامانه یپایشسلامتسازه ها،موردبررسیقرارگرفته است. جنبه های مختلف پردازش سیگنال های امواج هدایت شده شامل عملیات مختلف پیشپردازشسیگنال ها،پردازشسیگنال هاواستخراجمشخصه هایوابستهبهآسیبازآن ها،بازشناسیالگووهوشمندسازیفرایندشناساییآسیب،بهطورکاملبررسی شده اند. در ادامه، تعیینمکان و شدتآسیبدریکتیرضخیمفولادی،بهعنواننمونه ایازکاربردهایپایشسلامتسازه ها،موردبررسیقرارگرفتهاست. به این صورت که باداشتنسیگنال هایمختلفحاصلازشبیه سازی هایرایانه ایوآزمایش هایعملی،تعیینمکانوشدتترک ایجاد شده بر روی سازه،تحقیقشده است. برای این منظور، در پژوهش حاضر، الگوریتم هایمختلفیبهمنظورانجامعملیاتپردازشیبررویسیگنال هاو تعیین ویژگی های آسیب، ارائهشده اند.ابتدا،نویززداییوفشرده سازیسیگنال هایامواجهدایتشدهبااستفادهازتبدیلموجکگسستهوتبدیلموجکبسته ای،موردبررسیقرارگرفتهوتاثیرانتخابموجک هایمختلفمتعامدومتعامددوسویهدرکیفیتنویززداییوفشرده سازی،تحقیقشده است. نتایج حاصل در این مرحله، نشان دهنده ی عملکرد بهتر موجک های متعامد دوسویه نسبت به موجک های متعامد، در نویززدایی و فشرده سازی سیگنال ها، می باشد. درادامه،الگوریتمیبه منظور طبقه بندیشدتآسیبدرکاربردهایمختلفپایشسلامتسازه ها،بااستفادهازبرخی مشخصه هایآماری کلیسیگنال ها،ارائهگردیده است. اینالگوریتمبرمبنایتبدیلموجکبسته ایوماشین هایبردارپشتیبانمعرفیشدهوشدتآسیبموجوددرسازهرابهچندگروه:بدونآسیب،شدتکم،شدتمتوسطوشدتزیادتخمینمی زند.در سیگنال های مربوط به شبیه سازی های رایانه ای، الگوریتم مورد نظر به خوبی شدت آسیب مربوط به هر سیگنال را تخمین می زند. کارایی الگوریتم، با مقایسه ی آن با چند الگوریتم مشابه تایید شده است. درادامه یپژوهش،به منظور تعیین دقیق مکان و شدت آسیب موجود در سازه، الگوریتمی برمبنای تبدیل موجک پیوسته و شبکه های موجک رشته ثابت،ارائهگردیده است. این الگوریتم از مشخصه های آماری خاص سیگنال مانند زمان پرواز، دامنه و مساحت موج مربوط به آسیب، به عنوان مشخصه های وابسته به آسیب، استفاده می کند. نتایج حاصل از مقایسه ی الگوریتم ارائه شده با یک الگوریتم مشابه بر مبنای شبکه ی عصبی و دو الگوریتم موجود دیگر به نام های DDC و DDF، نشان دهنده ی دقت مطلوب الگوریتم ارائه شده برای تعیین مکان و شدت آسیب و برتری آن نسبت به روش های دیگر، می باشد. درانتهایپژوهش حاضر،ازآنجاکهیکیازویژگی هایاصلیروشپایشسلامتسازه ها،به هنگامبودنعملیاتپردازشیدرآناست،پیادهسازیسخت افزاریالگوریتمتعیینمکانآسیببهروشکانولوشن،کهیکیازدقیق ترینروش هابرایتعیینمکانآسیباست،بررویهسته یپردازشیFPGA،صورتگرفته است. برایاینمنظور،سامانه ایدرنرم افزارActive-HDLطراحی و کد مربوط به آن بهزبانVHDLنوشتهشدهوشبیه سازی هایمربوطهانجامگرفته است. دقتتعیینمکانآسیبدرسخت افزارشبیه سازیشدهدرحدمطلوبقراردارد. کلمه های کلیدی: پایش سلامتی سازه ها، پخش امواج هدایت شده، شناسایی آسیب، پردازش سیگنال، تبدیل موجک، نویززدایی، فشرده سازی، شبکه های عصبی، ماشین های بردار پشتیبان، شبکه های موجک، پیاده سازی سخت افزاری، FPGA.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی