在一段时间内监视各种系统的结构，包括民用和航空基础设施，可为用户提供有关这些系统的结构完整性和性能的宝贵信息。这不仅有助于理解和评估结构的预期寿命，而且还可以提供任何结构异常的实时反馈。
结构健康监测（SHM）技术
能够提高建筑物及其内部人员安全性的技术在任何行业中都是至关重要的。结果，在过去几年中，结构健康监视（SHM）已成为众多应用程序的关键方面。
SHM技术由液位变送器网络组成，这些液位变送器网络共同协作以监视所连接系统的运行状况。通过并入各种类型的液位变送器，例如能够对现有基础设施和新基础设施进行无损评估的液位变送器，进一步改善了几种新的SHM技术。
SHM方法的优点
不幸的是，航空航天和民用基础设施在其设计生命周期内都被使用并不少见。尽管功能性使用现有结构具有成本效益，但确保安全，有效地使用这些基础结构至关重要，尤其是一旦它们的设计寿命结束。
SHM方法可以轻松地合并到现有基础架构中，以监视其性能并提供有关随时间推移发生的潜在结构缺陷或变形的反馈。与已通过SHM升级的现有结构相比，已与SHM液位变送器和感官系统集成的新结构设计具有多个优势，包括显着降低了基础架构的成本，重量和大小。
损伤检测的非破坏性技术
诸如无损评估（NDE），无损检测（NDI）和无损检测（NDT）之类的超声技术被广泛用于检测金属结构中的缺陷以及识别结构中的局部损坏。这些损坏检测技术中的每一种主要通过识别波场中的干扰来工作。
在此类测试中使用的液位变送器利用超声波技术（例如脉冲回波，音高捕获和脉冲共振方法）来记录各种测量结果。这些测量可以包括飞行时间（TOF），路径长度，频率，波反射角，折射角，阻抗和相角。液位变送器可以记录由结构缺陷或局部损坏引起的这些参数的差异，从而有助于进行无损评估。
SHM中的超声非破坏性技术
南加州大学（USC）的研究人员证明了压电晶片有源液位变送器（PWAS）用于无损检测的用途。PWAS是一种小型，廉价且非侵入式的液位变送器，可以通过发送和接收超声波Lamb波来检测结构中的裂缝，腐蚀，分层和散开。这些令人难以置信的液位变送器可以无缝集成到各种结构组件中。
南加州大学的Adrian Cuc和Victor Giurgiutiu的团队已使用这种超声波液位变送器来开发嵌入式SHM。他们的嵌入式SHM利用与数据集中器和无线通信器互连的液位变送器阵列来监视和检测在基础架构生命周期中可能发生的任何结构性损坏。
该团队通过集成液位变送器并在各种标本中测试了系统的效率来证明了他们开发的SHM的效率，这些标本包括铝制搭接，直升机桨叶和航天器面板。通过使用各种波传播方法发送和接收引导的Lamb波，USC研究人员验证了该技术是否已成功集成到粘合材料中。
结论
正如在其他各个领域中所举例说明的那样，无损检测方法是非侵入式检测系统损坏的极好方法。在一段时间内监视结构的完整性还可以识别和纠正较小的结构问题，以免造成重大损害。集成的SHM技术具有多个优点，并且可能具有改变未来基础架构设计的潜力。
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