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50 3 Entwicklung eines autonomen Überwachungskonzepts
Das OBS-Verfahren bildet eine Datenbank, bestehend aus M Zeitsignalen der intakten
Struktur, die bei verschiedenen Temperaturen Tm=T0+δTm aufgenommen worden sind. Das
m-te Referenzsignal kann dabei mathematisch ausgedrückt werden als
nw
( m) ( m) ( m)
m m =
j
m − βδ
j j
m
j=
1
u (; tT ) ∑ A ( T ) s [ t t ( T ) ]. (3.4)
Um nun in der Monitoringphase ein Zeitsignal aus der Datenbank auszuwählen, welches am
Besten zu der aktuellen Messung bei der Temperatur T passt, wird ein Kriterium eingeführt,
welches die Ähnlichkeit zwischen den Signalen beurteilt. Dieses ist als die betragsmäßig
minimale Sensorspannung des Differenzsignals
m = arg min{max | utT ( ; ) − u ( tT ; ) |}
(3.5)
r m m
m t
definiert. In dieser Gleichung bezeichnet mr den Index jener Messung, welche aus der
Datenbank ausgewählt worden ist.
Im Unterschied zur OBS-Technik wird beim BSS-Verfahren im einfachsten Fall nur eine
Referenzmessung der ungeschädigten Struktur benötigt. Die Zeitachse des Referenzsignals
wird mit dem Faktor � β entweder gestreckt oder gestaucht, um das aktuelle Messsignal
möglichst gut nachzubilden. Folglich erhält man das modifizierte Referenzsignal
nw
utT �(; � � �
0; β) = ut (/ β; T0) = ∑ Aj( T0) sj[/ t β − tj]
. (3.6)
Wenn � β nun so gewählt wird, dass es dem β der aktuellen Messung entspricht, dann
stimmen die Ankunftszeiten der aktuellen Messung mit jener der Referenzmessung überein.
Da neben der Zeitachse auch die Wellenpakete sj gestreckt bzw. gestaucht werden, hat die
Streckungsoperation eine Veränderung des Frequenzgehalts in den Zeitsignalen zur Folge.
Der Nachteil der OBS-Methode besteht darin, dass sehr viele Referenzdaten für eine
zuverlässige Schadensdetektion gespeichert werden müssen. Dies führt unweigerlich bei
großen Strukturen zu einer enormen Datenmenge und damit zu hohem Speicherbedarf.
Demgegenüber ist die Temperaturkompensation beim BSS-Verfahren begrenzt, weil mit
zunehmender Streckung der Zeitachse die Änderung des Frequenzgehalts im Signal ansteigt,
was sich wiederum negativ auf die Qualität der Schadensdetektion auswirkt. Dieser Effekt
äußert sich als ein kohärentes Rauschen im Differenzsignal, welches im Englischen als
„Frequency Noise“ bezeichnet wird [CROXFORD et al. 2008]. Begründet durch die jeweiligen
j=
1