Interdigital transducers for lamb-wave based SHM systems: design and sensitivity analysis

Abstract

Structural health monitoring (SHM) systems have been constantly improved in the past decades. Sensors for SHM should be built-in to perform continuous measurements in opposite to non-destructive testing (NDT), in case of which sensors have to be mounted on the structure only during measurements. One of the most promising type of the transducers dedicated for SHM systems is Interdigital Transducer (IDT), which is designed for ultrasonic Lamb wave monitoring. Mode selectivity, high excitation strength, wave directivity, small size and relatively low cost are the most important advantages of the IDT. In the paper a designing process of the IDT is presented. Then, the results of numerical simulations and sensitivity analysis are discussed for exemplary IDT configuration.

Systemy monitorowania stanu konstrukcji (SHM) w ostatnich latach są dynamicznie rozwijane. Przetworniki wykorzystywane w tego typu systemach są na stałe montowane na badanej konstrukcji pozwalając na ciągły pomiar zmian jest stanu. Jednym z przetworników stosowanych w systemach SHM bazujących na powierzchniowych falach ultradźwiękowych są przetworniki międzypalczaste (IDT). Ich głównymi zaletami są małe rozmiary oraz zdolność do generowania wąskopasmowej fali kierunkowej o stosunkowo wysokiej amplitudzie. W artykule przedstawiony został proces projektowania przetworników IDT. Omówiono wyniki przeprowadzonych symulacji oraz procesu analizy wrażliwości dla przedstawionej konstrukcji.