Damage detection in ACSR cables based on ultrasonic guided waves

Detección de daño en cables ACSR basada en ondas guiadas ultrasónicas

The use of ultrasonic guided waves is growing as a non-destructive testing technique of multi-wire cables used in civil engineering structures. Wave propagation characteristics in these types of structures have been challenging to investigate owing to the load-dependent inter-wire contact and the helical geometry of the peripheral wires. In this work, experiments of guided waves propagated in a 0.9m Aluminum Conductor Steel Reinforced (ACSR) cable were conducted employing two longitudinal piezoelectric transducers attached to the ends of the cable in a through transmission configuration. Longitudinal L(0,1) and flexural F(1,1) modes were identified at 500 kHz via dispersion curves and Wavelet Transforms (WT). Experiments included artificial damage introduced in the middle of the cable by cutting and gradually increasing the cut depth from 1mm to 9mm. The attained results suggest a change of guided modes excitation and reception from F(1,1) to L(0,1) due to reduced friction contact among individual wires. This change of guided waves modes in response to damage variations, associated with the transmitted ultrasonic energy, was identified and discussed as potential mean of damage monitoring.

El uso de ondas guiadas ultrasónicas está creciendo como una técnica de pruebas no destructivas de cables multi-conductores utilizados en estructuras de ingeniería civil. Las características de propagación de ondas en estos tipos de estructuras han sido difíciles de investigar debido al contacto entre conductores y a la geometría helicoidal de sus alambres periféricos. En este estudio, la propagación de ondas guiadas ultrasónicas se realizó experimentalmente usando un cable multi-conductor de aluminio con acero reforzado (ACSR) de 0.9 m empleando dos transductores piezoeléctricos longitudinales adheridos a los extremos del cable en una configuración de transmisión ultrasónica. La identificación de los modos de propagación, de flexión F(1,1) y longitudinales L(0,1), a 500 kHz se llevó a cabo vía las curvas de dispersión y la transformada Wavelet. Los experimentos incluyen daño artificial a la mitad del cable, introduciendo un corte y aumentando gradualmente la profundidad de corte de 1 mm a 9 mm. Los resultados obtenidos sugieren un cambio de los modos de excitación y recepción de F(1,1) a L(0,1) debido a la disminución del contacto de fricción entre conductores. Este cambio de modos susceptibles a las variaciones de daños, asociados con la energía ultrasónica transmitida, se identificó y analizó como medio potencial para el monitoreo de daño.