This study presents probabilistic-based damage identification technique for highlighting damage in metallic structures. This technique utilizes distributed piezoelectric transducers to generate and monitor the ultrasonic Lamb wave with narrowband frequency. Diagnostic signals were used to define the scatter signals of different paths. The energy of scatter signals till different times were calculated by taking root mean square of the scatter signals. For each pair of parallel paths an error function based on the energy of scatter signals is introduced. The resultant error function then is used to estimate the probability of the presence of damage in the monitoring area. The presented method with an autofocusing feature is applied to aluminum plates for method verification. The results identified using both simulation and experimental Lamb wave signals at different central frequencies agreed well with the actual situations, demonstrating the potential of the presented algorithm for identification of damage in metallic structures. An obvious merit of the presented technique is that in addition to damages located inside the region between transducers; those who are outside this region can also be monitored without any interpretation of signals. This novelty qualifies this method for online structural health monitoring.
Kim, Kwangdon;Lee, Hakjae;Jang, Jinwook;Chung, Yonghyun;Lee, Donghoon;Park, Chanwoo;Joung, Jinhun;Kim, Yongkwon;Lee, Kisung
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제6권1호
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pp.66-70
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2017
Radioactive materials are used in medicine, non-destructive testing, and nuclear plants. Source localization is especially important during nuclear decommissioning and decontamination because the actual location of the radioactive source within nuclear waste is often unknown. The coded-aperture imaging technique started with space exploration and moved into X-ray and gamma ray imaging, which have imaging process characteristics similar to each other. In this study, we simulated $21{\times}21$ and $37{\times}37$ coded aperture collimators based on a modified uniformly redundant array (MURA) pattern to make a gamma imaging system that can localize a gamma-ray source. We designed a $21{\times}21$ coded aperture collimator that matches our gamma imaging detector and did feasibility experiments with the coded aperture imaging system. We evaluated the performance of each collimator, from 2 mm to 10 mm thicknesses (at 2 mm intervals) using root mean square error (RMSE) and sensitivity in a simulation. In experimental results, the full width half maximum (FWHM) of the point source was $5.09^{\circ}$ at the center and $4.82^{\circ}$ at the location of the source was $9^{\circ}$. We will continue to improve the decoding algorithm and optimize the collimator for high-energy gamma rays emitted from a nuclear power plant.
수종의 근관치료용 전기모터들의 반복사용과 시간에 따른 회전속도의 변화를 비교하여 근관치료용 전기모터의 회전 안정성을 평가하고자 하였다. 시간에 따라 변화하는 실제회전속도 및 전압과 전류를 측정하고, Student t-test를 통한 실제회전속도와, 반복측정분석을 통한 상관관계를 비교분석 하였다. 동일 종류의 전기모터들 사이의 모든 측정 결과들은 차이를 보이지 않았다. 모든 전기모터에서 반복사용과 시간의 흐름에 따른 회전속도의 변화는 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과로, 본 실험에 사용된 모든 전기모터는 일정한 회전속도를 유지해야 하는 회전 안정성의 조건에 충족됨을 알 수 있으며, 반복사용과 시간에 따른 신뢰성 있는 회전속도와 안정적인 전압 및 전류의 유지가 가능하리라 생각된다.
Purpose: A thin-layer drying equation was developed to analyze the drying processes of soybeans (white and black beans) and investigate drying conditions by verifying the suitability of existing grain drying equations. Methods: The drying rates of domestic soybeans were measured in a drying experiment using air at a constant temperature and humidity. The drying rate of soybeans was measured at two temperatures, 50 and $60^{\circ}C$, and three relative humidities, 30, 40 and 50%. Experimental constants were determined for the selected thin layer drying models (Lewis, Page, Thompson, and moisture diffusion models), which are widely used for predicting the moisture contents of grains, and the suitability of these models was compared. The suitability of each of the four drying equations was verified using their predicted values for white beans as well as the determination coefficient ($R^2$) and the root mean square error (RMSE) of the experiment results. Results: It was found that the Thompson model was the most suitable for white beans with a $R^2$ of 0.97 or greater and RMSE of 0.0508 or less. The Thompson model was also found to be the most suitable for black beans, with a $R^2$ of 0.97 or greater and an RMSE of 0.0308 or less. Conclusions: The Thompson model was the most appropriate prediction drying model for white and black beans. Empirical constants for the Thompson model were developed in accordance with the conditions of drying temperature and relative humidity.
산업용 에너지 소비 예측은 에너지 수요와 공급에 동적이고 계절적인 변화가 있기 때문에 에너지 관리 및 제어 시스템에서 중요한 위치를 차지한다. 본 논문은 철강 산업의 에너지 소비 예측 모델을 제시하고 논의한다. 사용되는 데이터에는 후행 및 선도적인 전류 반응 전력, 후행 및 선도적인 전류 동력 계수, 이산화탄소(TCO2) 배출 및 부하 유형이 포함된다. 테스트 세트에서는 (a) 선형 회귀(LR), (b) 방사형 커널(SVM RBF), (c) Gradient Boosting Machine (GBM), (d) 무작위 포리스트(RF). 평균 제곱 오차(RMSE), 평균 절대 오차(MAE) 및 평균 절대 백분율 오차(ME)의 네 가지 통계 모델을 사용하여 예측하고 평가한다. 회귀 설계의 효율성 모든 예측 변수를 사용할 때 최상의 모델 RF는 테스트 세트에서 RMSE 값 7.33을 제공할 수 있다.
Purpose: This study aimed to develop and test a structural equation model of health-related quality of life among older women following bilateral total knee replacement based on a literature review and Wilson and Cleary's model of health-related quality of life. Methods: One hundred ninety three women who were diagnosed with osteoarthritis, were older than 65 years, and were between 13 weeks and 12 months of having a bilateral total knee replacement were recruited from an outpatient clinic. Data were collected from July 2017 to April 2018 using a structured questionnaire and medical records. Data were analyzed using SPSS/WIN 22.0, AMOS 22.0, and Smart PLS 3.2.4. Results: The fitness of the hypothetical model was good, with coefficients of determination (R2) ranging between .28 and .75 and predictive relevance (Q2) between .26 and .73. The standardized root mean square residual of the model fit indices for the hypothetical model was .04; which explained 64.2% of physical and 62.5% of mental health-related quality of life. Self-efficacy, symptom status, functional status, and general health perceptions had a significant direct effect on physical health-related quality of life, while social support, symptom status, and general health perceptions had a significant direct effect on participants' mental-health-related quality of life. Conclusion: To improve the physical and mental quality of life of older women who receive bilateral knee replacement, nursing-based intervention strategies that reduce symptoms, improve functional status, and increase health perceptions, self-efficacy, and social support are needed. The most important factor is the symptom status.
The Canton Tower is a high-rise slender structure with a height of 610 m. A structural health monitoring system has been instrumented on the structure, by which data is continuously monitored. This paper presents an investigation on the identified modal properties of the Canton Tower using ambient vibration data collected during a whole day (24 hours). A recently developed Fast Bayesian FFT method is utilized for operational modal analysis on the basis of the measured acceleration data. The approach views modal identification as an inference problem where probability is used as a measure for the relative plausibility of outcomes given a model of the structure and measured data. Focusing on the first several modes, the modal properties of this supertall slender structure are identified on non-overlapping time windows during the whole day under normal wind speed. With the identified modal parameters and the associated posterior uncertainty, the distribution of the modal parameters in the future is predicted and assessed. By defining the modal root-mean-square value in terms of the power spectral density of modal force identified, the identified natural frequencies and damping ratios versus the vibration amplitude are investigated with the associated posterior uncertainty considered. Meanwhile, the correlations between modal parameters and temperature, modal parameters and wind speed are studied. For comparison purpose, the frequency domain decomposition (FDD) method is also utilized to identify the modal parameters. The identified results obtained by the Bayesian method, the FDD method and a finite element model are compared and discussed.
In order to protect a structure over its full life cycle, a novel tuned mass damper (TMD), the so-called semi-active eddy current pendulum tuned mass damper (SAEC-PTMD), which can retune its frequency and damping ratio in real-time, is proposed in this study. The structural instantaneous frequency is identified through a Hilbert-Huang transformation (HHT), and the SAEC-PTMD pendulum is adjusted through an HHT-based control algorithm. The eddy current damping parameters are discussed, and the relationship between effective damping coefficients and air gaps is fitted through a polynomial function. The semi-active eddy current damping can be adjusted in real-time by adjusting the air gap based on the linear-quadratic-Gaussian (LQG)-based control algorithm. To verify the vibration control effect of the SAEC-PTMD, an idealized linear primary structure equipped with an SAEC-PTMD excited by harmonic excitations and near-fault pulse-like earthquake excitations is proposed as one of the two case studies. Under strong earthquakes, structures may go into the nonlinear state, while the Bouc-Wen model has a wild application in simulating the hysteretic characteristic. Therefore, in the other case study, a nonlinear primary structure based on the Bouc-Wen model is proposed. An optimal passive TMD is used for comparison and the detuning effect, which results from the cumulative damage to primary structures, is considered. The maximum and root-mean-square (RMS) values of structural acceleration and displacement time history response, structural acceleration, and displacement response spectra are used as evaluation indices. Power analyses for one earthquake excitation are presented as an example to further study the energy dissipation effect of an SAECPTMD. The results indicate that an SAEC-PTMD performs better than an optimized passive TMD, both before and after damage occurs to the primary structure.
무인기 원격탐사는 기존의 항공 및 위성 원격탐사보다 사용자가 원하는 시간에 높은 공간해상도의 영상을 취득하여 처리할 수 있다. 무인기 영상은 낮은 고도로 촬영되어 영상 한 장이 포괄하는 영역이 상대적으로 좁기 때문에 넓은 영역을 모니터링 하기 위해서는 다수의 영상을 병합하여 한 장의 영상으로 만드는 과정이 필요하다. 그러나 다수의 무인기 영상은 각각 다른 노출 조건에 의해 촬영되기 때문에 인접 영상 간에 밝기 값 차이가 존재하여 영상 병합시에 영상 접합선 부분에서 밝기 값이 대비되는 부자연스러운 병합영상을 생성하게 된다. 따라서 자연스러운 병합 영상 생성을 위해서는 영상간 밝기 값 차이를 보정해주고 접합선에 의한 효과를 제거하는 처리 과정이 필수적이다. 본 논문에서는 상대방사보정을 통해 인접 영상간 밝기 값이 대비되는 현상을 해결하고, 영상 블렌딩 기법을 적용하여 밝기 접합선을 제거할 수 있는 방안을 제시하였다. 제안된 방안의 성능 분석을 위해 두개의 데이터셋에 대한 병합영상을 생성하여 원본 병합영상과 비교하였다. 비교결과 중첩영역에서의 밝기 값 차이가 5, 제곱근에러가 7 부근의 차이를 보여 기존 방식 대비 우수한 제안 방법의 성능을 확인하였다.
Conventional Piezoelectric Energy Harvesters (CPEH) have been extensively studied for maximizing their electrical output through material selection, geometric and structural optimization, and adoption of efficient interface circuits. In this paper, the performance of Stepped Piezoelectric Energy Harvester (SPEH) under harmonic base excitation is studied analytically, numerically and experimentally. The motivation is to compare the energy harvesting performance of CPEH and SPEHs with the same characteristics (resonant frequency). The results of this study challenge the notion of achieving higher voltage and power output through incorporation of geometric discontinuities such as step sections in the harvester beams. A CPEH consists of substrate material with a patch of piezoelectric material bonded over it and a tip mass at the free end to tune the resonant frequency. A SPEH is designed by introducing a step section near the root of substrate beam to induce higher dynamic strain for maximizing the electrical output. The incorporation of step section reduces the stiffness and consequently, a lower tip mass is used with SPEH to match the resonant frequency to that of CPEH. Moreover, the electromechanical coupling coefficient, forcing function and damping are significantly influenced because of the inclusion of step section, which consequently affects harvester's output. Three different configurations of SPEHs characterized by the same resonant frequency as that of CPEH are designed and analyzed using linear electromechanical model and their performances are compared. The variation of strain on the harvester beams is obtained using finite element analysis. The prototypes of CPEH and SPEHs are fabricated and experimentally tested. It is shown that the power output from SPEHs is lower than the CPEH. When the prototypes with resonant frequencies in the range of 56-56.5 Hz are tested at 1 m/s2, three SPEHs generate power output of 482 μW, 424 μW and 228 μW when compared with 674 μW from CPEH. It is concluded that the advantage of increasing dynamic strain using step section is negated by increase in damping and decrease in forcing function. However, SPEHs show slightly better performance in terms of specific power and thus making them suitable for practical scenarios where the ratio of power to system mass is critical.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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