Abstract
One promising method for impact detection of composite structures is based on the use of piezopolymer thin fim (PVDf) sensor. In this paper, the relationship between the contact force and the signals of the attached strain gage and PVDF sensor to the composite plate subjected to low-velocity impact were derived. The relation for the open circuit and short circuit voltage of PVDF sensor was derived based on the equivalent circuit model of the piezoelectric sensor. The work was then extended to include experimental investigation into the use of short circuit voltage of PVDF sensor without using charge amplifier to detect low-velocity impact. The natural frequencies and damping ratio of the composite plate obtained from the vibration test were used to modify the analytical model and therefore the differences between measured and simulated signal of the modified analytical model in both forward and backward problem were considerably reduced. The reconstructed contact force and simulated sensor signals agreed well with the measured contact force, strain gage signal, and PVDF sensor singanl.
복합재 구조물의 저속충격탐지 방법 중의 하나는 고분자 압전센서를 이용하는 것이다. 본 논문에서는 저속충격을 받는 복합재 평판에 대한 충격력과 부착된 스트레인 게이지, 고분자 압전센서 신호와의 관계를 유도하였다. 압전센서의 등가회로도를 통해서 고분자 압전센서의 개회로 신호와 폐회로 신호와의 관계를 유도하여 전하증폭기를 사용하지 않은 고분자 압전센서 신호를 이용하여 복합재 평판의 충격력 복원 가능성에 대한 연구로 확장하였다. 진동실험을 통하여 얻은 복합재 평판의 고유진동수와 감쇠비를 이용하여 해석적인 모델을 수정하여 정방향 문제와 역방향 문제에 있어서 오차를 줄일 수 있었다. 복원된 충격력과 해석적인 센서 신호는 실제 저속 충격 실험을 통하여 측정한 충격력, 스트레인 게이지 신호, 그리고 고분자 압전센서 신호와 잘 일치하였다.