This study aims to develop a mobile-based portable u-Health Monitoring System which provides a personal medical service on demand by processing patients' data intellectually achieved through sensing technique of non-restriction/non-consciousness oriented and deciding. To do this, we composed a USN-based portable monitoring unit. It is the one, that contains a somatometry sensor which is attached to patient's body and detects bio information, a portable wireless terminal which receives information from the sensor and transmits it to monitor server, and a monitor server which interprets received data through wireless network and processes. Also, it tries to develop a non-restriction /non-consciousness oriented sensing technique which is related to glycosuria and cardiovascular diseases.
Impedance-based damage detection method has been known as an innovative tool with various successful implementations for structural health monitoring of civil structures. To monitor the local critical area of a structure, the impedance-based method utilizes the high-frequency impedance responses sensed by piezoelectric sensors as the local dynamic features. In this paper, current advances and future challenges of the impedance-based structural health monitoring are presented. Firstly, theoretical background of the impedance-based method is outlined. Next, an overview is given to recent advances in the wireless impedance sensor nodes, the interfacial impedance sensing devices, and the temperature-effect compensation algorithms. Various research works on these topics are reviewed to share up-to-date information on research activities and implementations of the impedance-based technique. Finally, future research challenges of the technique are discussed including the applicability of wireless sensing technology, the predetermination of effective frequency bands, the sensing region of impedance responses, the robust compensation of noise and temperature effects, the quantification of damage severity, and long-term durability of sensors.
Large welded structures, including ships and offshore structures, are normally in operation under cyclic fatigue loadings. These structures include many geometric discontinuities, as well as material discontinuities due to weld joints. The fatigue strength at these hot spots is very important for the structural performance. In the past, various Non Destructive Evaluation (NDE) techniques have been developed to detect fatigue cracks and to estimate their location and size. However, an important limitation of most of the existing NDE methods is that they are off line; the normal operation of the structure has to be interrupted, and the device often has to be disassembled. This study explores the development of a structural health monitoring system, with a special interest in applying the technique to welded structural members in ship and offshore structures. In particular, the impedance based structural health monitoring technique that employs the coupling effect of piezoceramic (PZT) materials and structures is investigated.
For health monitoring purpose usually the structure is instrumented with a large scale and multichannel measurement system. In case of highway bridges, operating vehicle could be utilized to reduce the number of measuring devices. First this paper presents a static damage detection algorithm of using operating vehicle load. The technique has been validated by finite element simulation and simple laboratory test. Next the paper presents an approach of using this technique to field application. Here operating vehicle load data has been used by instrumenting the bridge at single location. This approach gives an upper hand to other sophisticated global damage detection methods since it has the potential of reducing the measuring points and devices. It also avoids the application of artificial loading and interruption of any traffic flow.
There is greater significance in identifying the incipient damages in structures at the time of their initiation as timely rectification of these minor incipient cracks can save huge maintenance cost. However, the change in the global dynamic characteristics of a structure due to these subtle damages are insignificant enough to detect using the majority of the current damage diagnostic techniques. Keeping this in view, we propose a hybrid damage diagnostic technique for detection of minor incipient damages in the structures. In the proposed automated hybrid algorithm, the raw dynamic signatures obtained from the structure are decomposed to uni-modal signals and the dynamic signature are reconstructed by identifying and combining only the uni-modal signals altered by the minor incipient damage. We use these reconstructed signals for damage diagnostics using ARMAX model. Numerical simulation studies are carried out to investigate and evaluate the proposed hybrid damage diagnostic algorithm and their capability in identifying minor/incipient damage with noisy measurements. Finally, experimental studies on a beam are also presented to compliment the numerical simulations in order to demonstrate the practical application of the proposed algorithm.
Ha, Nam;Chae, Kwan-Suk;Hong, Dong-Pyo;Chae, Hee-Chang
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.11a
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pp.870-874
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2004
This work presents a study on development of a practical and quantitative technique for assessment of the structural health condition by Piezoelectric impedance-based technique associated with longitudinal wave propagation method. The bolt fastening condition is adjusted by torque wrench. In order to estimate the damage condition numerically, three damage indices, impedance peak frequency shift ${\Delta}F$, peak amplitude ratio $\delta$ and quality factor ratio $\gamma$, are proposed in this paper. Furthermore, an assessment method is described for estimation of the damage by using these three damage indices.
Recently, researchers in the field of structural health monitoring (SHM) have been rigorously striving to replace the conventional NDE techniques with the smart material based SHM techniques, employing smart materials such as piezoelectric materials. For instance, the electromechanical impedance (EMI) technique employing piezo-impedance (lead zirconate titanate, PZT) transducer is known for its sensitivity in detecting local damage. For practical applications, various external factors such as fluctuations of temperature and loading, affecting the effectiveness of the EMI technique ought to be understood and compensated. This paper aims at investigating the damage monitoring capability of EMI technique in the presence of axial stress with fixed boundary condition. A compensation technique using effective frequency shift (EFS) by cross-correlation analysis was incorporated to compensate the effect of loading and boundary stiffening. Experimental tests were conducted by inducing damages on lab-sized aluminium beams in the presence of tensile and compressive forces. Two types of damages, crack propagation and bolts loosening were simulated. With EFS for compensation, both cross-correlation coefficient (CC) index and reduction in peak frequency were found to be efficient in characterizing damages in the presence of varying axial loading.
How to efficiently and accurately detect the damages generated in a structure has become an important issue for structural health monitoring (SHM). Most existing SHM techniques require the baseline data which should be measured before a structure get damaged. Thus, this paper presents a new pitch-catch method-based SHM technique which will not require the baseline data any more. In the proposed SHM technique, the imaging method is also utilized to visualize damage locations. The proposed SHM technique is then validated through the damage detection texts for damaged aluminum plates.
Kim Jeong-Tae;Na Won-Bae;Lee Byung-Jun;Hong Dong-Soo;Do Han-Sung
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.225-231
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2006
The purpose of this study is to develop a promising hybrid structural health monitoring system for structural joints. For this propose, the combined use of vibration-based techniques and electro-mechanical impedance technique is employed. For the verification of the proposed health monitoring scheme, a series of damage scenarios are designed to simulate various situations at which the connection joints can experience during their service life. The obtained experimental results, modal parameters and electro-magnetic impedance signatures, are carefully analyzed to recognize the connecting states and the target damage locations. From the analysis. it is shown that the proposed hybrid health monitoring system is successful for acquiring global and local damage information on the structural joints.
Kang Zhou;Sha Bao;Lun-Hai Zhi;Feng Hu;Kang Xu;Zhen-Ru Shu
Structural Engineering and Mechanics
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v.87
no.5
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pp.451-460
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2023
Recently, the use of smartphones for structural health monitoring in civil engineering has drawn increasing attention due to their rapid development and popularization. In this study, the structural responses and dynamic characteristics of a 421-m-tall skyscraper during the landfall of Typhoon Muifa are monitored using an iPhone 13. The measured building acceleration responses are first corrected by the resampling technique since the sampling rate of smartphone-based measurement is unstable. Then, based on the corrected building acceleration, the wind-induced responses (i.e., along-wind and across-wind responses) are investigated and the serviceability performance of the skyscraper is assessed. Next, the amplitude-dependency and time-varying structural dynamic characteristics of the monitored supertall building during Typhoon Muifa are investigated by employing the random decrement technique and Bayesian spectral density approach. Moreover, the estimated results during Muifa are further compared with those of previous studies on the monitored building to discuss its long-term time-varying structural dynamic characteristics. The paper aims to demonstrate the applicability and effectiveness of smartphones for structural health monitoring of high-rise buildings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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