Wireless radio frequency sensors for structural health monitoring

Yapısal sağlık izleme inşaat mühendisliği için büyük önemi olan bir konudur. Herhangi bir yapının mekanik sağlık durumunu belirlemek için yapıdaki küçük gerilim değişikliklerini gerçek zamanlı olarak gözlemleyebilmek gerekir. Bugüne kadar çeşitli gerilim sensörü türleri tasarlanmış ve yapılardaki gerilimi gözlemek için kullanılmıştır. Fakat basit tasarımı olan, düşük maliyetli ama aynı zamanda plastik deformasyon esnasında hassas ölçüm yapabilen bir gerilim sensörü tasarlamak ve çalışmasını sağlamak teknik olarak zor bir iştir. Biz bu aşamada bütün bu zorluklara bir çözüm getimek amacıyla gerçek zamanlı yapısal sağlık izlemede plastik deformasyon esnasında da kullanılabilecek, metamalzeme mimarisine dayalı, kablosuz ve radyo frekansında çalışabilecek basit bir gerilim sensörü öneriyoruz. Bu tür bir sensörü özellikle depremlerin sık yaşandığı coğrafi bölgelerde kullanmak büyük avantajlar sağlayabilir.Yapısal sağlık izleme için telemetrik olarak gerilim ölçmede kullanılmak üzere maliyeti düşük, yapımı kolay, pasif, radyo frekansında çalışan ve tarak benzeri yarıklı halka rezonatörlerin kesilip bir tel yardımıyla tekrar birleştirilmesinden oluşan sensör yapısı geliştirdik. Gerçek binalarda kullanılan çelik donatıya dışarıdan bir çekme kuvveti uygulanmasıyla birlikte S11 grafiğinde frekans kayması meydana geldiğini, bu frekans kayma miktarının sensör aralığı ve yük miktarıyla orantılı olarak değiştiğini gözlemledik ve böylece çelik çubukta meydana gelen uzama miktarını telemetrik olarak belirledik. Sonuçlarımız geliştirdiğimiz kablosuz sensörlerin gerçek zamanlı uzaktan yapısal sağlık izleme için uygun olabileceğini göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Kablosuz sensörler, yarıklı halka rezonatörler, yapısal sağlık izleme.