I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   9 ,   N o .   6 D e c e m be r   20 1 9 ,   pp .   56 44 ~ 5652   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 9 i 6 . pp5644 - 5 652             5644       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ I J E C E   D e v e l o p m e n t   o f   c r a c k   o n   c o m p o si t e   d e t e c t i o n   s e n s o r   u s i n g   m a g n e t i c   i n d u c t i o n   c o n c e p t         N .   I .   I s m ai l W .   N .   A .   R as h i d N .   Lo k m an u l h ak i m   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c   a nd   C o m put e r   E ng i n e e r i ng   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   T e k ni k a l   M a l a y s i a   M e l a k a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J a n   11 ,   2 01 9   R e v i s e J ul   2 3 ,   201 9   A c c e pt e J ul   30 ,   201 9       C r a c k   de t e c t i o i s   v e r y   i m po r t a nt   t o   c o nt r o l   t h e   q ua l i t y   o f   t he   c om po s i t e   i t s e l f   t h a t   be e w i de l y   us e i i nd us t r i e s .   T he r e   a r e   q ui t e   a   n um be r s   o f   t e c hni que s   w hi c a r e   us e t o   de t e c t   t h e   c r a c s uc a s   v i s ua l   i ns pe c t i o n,   r a d i o g r a phy ,   ul t r a s o ni c ,   e ddy   c ur r e nt   m a g ne t i c   pa r t i c l e ,   a nd   pe ne t r a nt   t e s t i ng .   I t hi s   pa pe r ,   i t   f o c us e s   o d e s i g ni ng   a n i m pl e m e n t i ng   t he   s y s t e m   t o   de t e c t     c r a c k   on   t he   c o m p o s i t e   m a t e r i a l   us i ng   m a g ne t i c   i n duc t i o n   c o nc e pt .     A t   t he   e a r l y   s t a g e ,   t he   m i n i a t u r e   o f   c o m p o s i t e   d e t e c t i o s e n s o r   us i ng  m a g ne t i c   i nduc t i o c o n c e pt   i s   de s i g ne us i ng   C O M S O L   M ul t i phy s i c s   s o f t w a r e   t o   s e e   t h e   c ur r e n t   i nd uc e f r o m   t he   s y s t e m .   T he   c ur r e nt   v a l u e   f r o m   t he   s e ns o r   i s   m e a s ur e ba s e o m a g ne t i c   i nd uc t i o c o nc e pt .   A   c o m pl e t e   de s i g o f   a   s y s t e m   t he is   de s i g ne w h i c i n c l ude   t he   s e n s o r   de s i g n ,     t he   m a i c o nt r o l l e r   u ni t   de s i g a nd   B l ue t o o t h   e l e c t r o ni c   a ppl i c a t i o n.     T he   e xpe r i m e nt   r e s u l t s   s ho w   t ha t   t he   m a g ne t i c   i nduc t i o c o nc e pt   c a be   us e t o   de t e c t   c r a c by   c ha ng i ng   t he   v a l ue   o f   c ur r e nt .   W he a   c r a c k   oc c ur s     t he   v a l u e   o f   c ur r e nt   w i l l   de c r e a s e   d ue   t o   t he   c ha ng e s   in   m a g ne t i c   i n duc t i o n.   Ke y w or d s :   C o m po s i t e   Cra c d e t e c t i o n     M a g n e t i c   i n duc t i o n     C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   W a N o rhi s y a m   B i A b R a s hi d,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c   a n d   Co m put e E ngi n e e ri n g   T e c hn o l o g y ,   U n i v e r s i t i   T e kni ka l   M a l a y s i a   M e l a ka ,   H a n T u a h   J a y a ,   76100   D u ri a T u n gg a l ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   w a nhi s y a m @ ut e m . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N     Co m po s i t e s   a r e   c o m m o nl y   us e i n   hi g h - pe r f o r m a n c e   p r o duc t s ,   s uc a s   a e r o s pa c e   c o m po n e n t s   o s t o r a ge   t a nks .   It ' s   us ua l l y   e xpos e d   t o   h a r s h   l o a di ng  c o n di t i o n   t hus ,   c o m po s i t e   m a t e ri a l   w i l l   e a s i l y   t o   fo r m i ng  c r a c a n d   p r o pa ga t i o n .   H ow e v e r ,   v i s i b l e   c ra c ki n g   i s   o n e   a s pe c t   t ha t   o c c a s i o n a l l y   c a us e s   pr o b l e m s   a n d   da n ge r s   t o   t h e   c o m m u n i t y .   T h e r e   is   n u m e r o us   c r a c de t e c t i o n   h a s   b e e n   de ve l o pi n g   i n   t h e   pa s t   de c a de s .     In  t h e   p r e v i o us   s t udy ,   t h e r e   w a s   a n   i m p l e m e n t a t i o n   o f   c r a c by   us i n t h e   v a ri o us   m e t h o o f   n o n - de s t r uc t i v e   t e c hn i q ue   (N D T ) .   N D T   h a s   b e e n   w i de l y   us e f o r   e v a l ua t i n t h e   c o n di t i o n   o f   t he   c o m po s i t e .   V i s ua l   i n s pe c t i o n   i s   n o r m a l l y   us e t o   de t e c t   s ur f a c e   da m a ge   by   o bs e r v i n t h e   t r a n s m i t t e o r   r e f l e c t e l i g h t   [1] .   A n o t h e r   t e c hn i q ue   of   N D T   i s   r a d i o gra p h y   [2 - 4]  w h i c h   c a n   de t e c t   i nt e rna l   a nd  s ur f a c e   di s c o n t i n u i t y .   T h e r e   a r e   fe w   pub l i c a t i o n s   m e n t i o n   t ha t   u l t ra s o n i c   t e c hni que   [5 - 7]  c a s po t   t h e   ra d i o gra p h i c   de n s i t y   v a ri a t i o n   a n d   ge o m e t r i c a l   di m e n s i o o f   de f e c t s   a n di s c o n t i nui t i e s .   A n o t he r   t e c hn i q ue   t o   de t e c t   a   de f e c t   i t h e   e l e c t r i c a l l y   c o n duc t i n m a t e ri a l   i s   e ddy   c urr e n t   [8 ,   9] .   F o r   m a g n e t i c   p a r t i c l e   t e c hn i q ue   [10 - 12]  i t   c a n   c h e c m a g n e t i c   m a t e ri a l s   de f e c t   o n   s u r f a c e   a n s ub - s ur f a c e .   P e n e t ra nt   t e s t i n g   [13 ,   14]   is   t h e   m o s t   w i de l y   a ppl i e N D T   t e c hn i q ue s   be c a us e   i t   c a n   de t e c t   t h e   de f e c t s   o p e n   t o   t h e   s ur f a c e   i n   a l l   e xc e pt   fo r   hi g hl y   p o r o us   m a t e r i a l s .   A l l   m e t h o ds   h a v e   t h e i o w n   a dv a nt a ge s .   In s t a t e o f   us i n t h e   p r e v i o us   m e t h o ds ,   t h e   w r i t e r   w a n t s   t o   purpo s e   a   n e w   c o n c e pt   t o   de t e c t   c r a c ks   o n   c o m po s i t e   us i n m a g n e t i c   i nduc t i o c o n c e pt .   T hi s   c o n c e pt   w a s   r e l a t e t o   e l e c t r o m a g n e t i c   i nduc t i o n   a nd  e dd y   c urr e nt   t h e o r y .   T h e   pur po s e   t o   c a rr y   o ut   t h i s   p r o j e c t   i s   t o   s h ow   e v i de n c e   t h a t   i t   i s   po s s i b l e   t o   d e t e c t     c r a c k   i c o m po s i t e   us i n m a g n e t i c   i n duc t i o n   c o n c e pt .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e v e l opm e nt   of   c r ac k   on   c om pos i t e   de t e c t i on   s e ns or   us i ng   m agne t i c   i nduc t i o c on c e p t   ( N.   I.   Is m ai l )   5645   2.   M A G N E TI C   I N D U C TI O N   P R I N C I P LE   B a s i c a l l y ,   t h e   f un da m e n t a l   p ri n c i pl e s   o f   m a gn e t i c   i n d uc t i o n   (M I)  a r e   b a s e o n   a   b a s i c   m ut u a l   i n duc t a n c e   a n d   e ddy   c urr e nt   t h e o ri e s   [15,   16 ]   (F i gu r e   1) .   G e n e ra l l y ,   t h e   p r i m a r y   m a gn e t i c   f i e l i s   ge n e r a t e by   pa s s i n a n   a l t e rn a t i ng  c urr e n t   t hr o ug h   o n e   o r   m o r e   e x c i t a t i o n   c o i l s .   T h i s   w i l l   c a us e   a n   e l e c t r i c   f i e l a pp r e c i a b l e   by   o n e   o r   m o r e   m e a s u r i n c o i l s .   T h us   t h e   i n du c e v o l t a ge   c a n   b e   m e a s ur e f r o m   t h e   e l e c t r i c a l   f i e l d.   W h e n   t h e   c o n duc t i v e   m a t e ri a l   i s   p l a c e w i t hi n   t h e   f i e l d,   i t   w i l l   p r o duc e   a n   e ddy   c urr e n t .   I n   t h e   s a m e   t i m e ,   i t   a l s o   ge n e r a t e s   a   m a g n e t i c   f i e l kn o w n   a s   t h e   s e c o n da r y   f i e l d.   T h e r e fo r e   t h e   e l e c t r i c a l   f i e l o n     t h e   m e a s u r i n c o i l   w i l l   b e   i n duc e d   a t   p r i m a r y   a n s e c o n da ry   f i e l ds .   T h e   i n d uc e vo l t a ge s   o n   t h e   m e a s u r i ng  c o i l   w i l l   c ha n ge   de pe n d i n o n   w h e t h e r   a   c o n duc t i v e   m a t e ri a l   i s   p r e s e n t   w i t hi n   t h e   f i e l d.   If   n o   m a t e r i a l   i s   pr e s e nt ,   t h e   i n d uc e vo l t a ge   a ppe a r s   e n t i r e l y   due   t o   t h e   p r i m a r y   f i e l d,   w h e r e a s   i f   t h e r e   i s   m a t e r i a l   p r e s e nt ,     t h e   i n d uc e v o l t a ge   a ppe a r s   due   t o   b o t h   p ri m a r y   a n d   s e c o n da r y   f i e l ds .             F i gu r e   1 F u n d a m e nt a l   p ri n c i p l e s   o f   M [17]       2. 2 .   O p e r ati o n   o m agn e ti c   i n d u c ti o n   s e n s o r s   F i gu r e   di s pl a y s   a   b a s i c   M s e n s o r .   M s e n s o r   c o n s i s t   o f   t h e   c o i l   m a de   by   N   t urn s   w i t h   w i r e   di a m e t e r.   T h e n   i t ’s   w i l l   w o un a t   t h e   a v e r a ge   ra di us   a r o un t h e   c o r e .   T h e   c o r e   m us t   b e   h i g h - pe rm e a b i l i t y   b ut   l o w   i n   c o n duc t i v i t y .   T h e   pe rm e a b i l i t y   w i l l   r e pr e s e nt   t he   a m o un t   o f   f l ux  c o n c e n t ra t i o n   in   t h e   c o r e .   P e r m e a b i l i t y   i s   a   f un c t i o n   o f   t h e   m a t e r i a l   pe rm e a b i l i t y ,   t h e   c o r e   ge o m e t r y ,   a nd  i t s   a s pe c t   ra t i o   [18] .   A   l ow - f r e que n c y   a m b i e n t   m a g n e t i c   f i e l H   c a n   b e   r e f e r r e t o   a s   t h e   M t o   t h e   r a t e   of  c h a n ge   of   t h e   m a g n e t i c   f l ux  i s   p r o po rt i o na l   t o   t h e   e l e c t r o m o t i v e   f o r c e   (e m f a n d   c o i l   i n d uc t i o n .             F i gu r e   2 C r o s s - s e c t i o n   o f   i nduc t i o l o o s e n s o m a de   o f   a   m ul t i t u rn  c o i l   w ra ppe a r o und    a   pe r m e a b l e   c o r e   [19]       2. 3 .   M ai n   c o n tr o l   u n i d e s i gn   T h e   m e a s u r e m e n t   c i r c ui t   o f   t h i s   p r o j e c t   w i l l   c o n s i s t   o f   t h e   m a g n e t i c   i nduc t i o n   s e n s o r ,   c ra c de t e c t i o n   c i r c ui t ,   a m p l i fy i n g   c i r c ui t ,   f i l t e r i ng  c i r c ui t ,   a n d   a l s o   a n a l o t o   di gi t a l   c o n v e r t e r   c i r c ui t   (A D C) .   F i gu r e   s h o w s   t h e   b l o c di a gra m   o f   t h e   m a g n e t i c   i ndu c t i o n   s y s t e m .   A t   t h e   f i r s t   s t a ge ,   a   s i g n a l   f r o m     t h e   f un c t i o n   ge n e ra t o r   d r i v e s   10  K H z   of   a   s i n e   w a v e   w i t h   a n   e xc i t a t i o n   v o l t a ge   of   10. V pp  t o   a   m a g n e t i c   i n duc t i o n   s e n s o r .   T h e n,   t h e   s e n s o w a s   c o n n e c t e t o   t h e   c ra c de t e c t i o c i r c ui t .   A f t e t ha t ,   a l t e rna t i n g   c urr e n t s   f l o w   t o   t h e   de t e c t o r   c i r c ui t   a nd  p r o duc e   t h e   v o l t a ge   c o r r e s po n di ng  t o   t h e   c u rr e n t   v a l ue   p r o duc e   a t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   6 D e c e m b e r   201 9   :     56 4 -   565 2   5646   t h e   s e n s o r .   T h e   v o l t a ge   v a l ue   pr o duc e ha s   b e e n   a m p l i f i e b y   t h e   a m pl i f i e r   c i r c ui t   b e fo r e   t h e   s i g n a l   s e n ds   t t h e   R f i l t e r   t o   f i l t e o ut   t h e   u n w a n t e s i g n a l s   a nd  p r o duc e   a   c l e a n   D o ut put .   T h e   da t a   i n   a n   a na l o g   f o r m   w h i c h a s   b e e n   c o l l e c t e f r o m   t h e   s e n s o w i l l   b e   t r a n s f e rr e d   t o   a a na l o g   t o   d i gi t a l   c o n v e r t e r   us i n A rdui n o   m o dul e   t o   di g i t a l l y   r e c o r a nd  d i s pl a y   t h e   qua l i t y   of   c o m po s i t e   a t   B l ue t o o t h   E l e c t r o n i c   a ppl i c a t i o n.   By   us i n g   t h i s   a pps   us e c a r e a t h e   v a l ue   o f   m a t e r i a l s   b e fo r e   a n d   a f t e t h e   s e n s o r   de t e c t   t h e   c r a c k .             F i gu r e   3 .   B l o c di a g r a m   o f   t h e   s y s t e m       2. 4 .   Bl u e too th   ap p l i c at i o n   T h e   B l ue t oo t h   e l e c t r o ni c s   a ppl i c a t i o n   w a s   be i n de s i g n e d   i n   t hi s   a pp l i c a t i o n.   It   w i l l   b e   i nt e r f a c e d   w i t h   a n   A rdui n o   m o dul e   t o   r e c o r t h e   a na l o i nput s   a n d   c a l c ul a t e   t h e   v o l t a ge   o ut put   p r o duc e d   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4 .   F r o m   t h e   vo l t a ge ,   t h e   a p pl i c a t i o n   w i l l   di s pl a y   bo t h   c r a c ks   a n n o t   c ra c t h e   v a l ue   of   t h e   m a t e r i a l .   F o r   t hi s   a pp ,   i t   c o n s i s t s   o f   t hr e e   pa rt i c u l a s c r e e n s .   F i r s t   i s   t h e   m a i n   s c r e e n   w h i c h   a l l   t h e   o pe r a t i o n   w i l l   di s pl a y   h e r e .   F r o m   t h e   m a i n   s c r e e n ,   t h e   us e r   c a o b s e r v e   t h e   v a l ue   of   t h e   m a t e r i a l s   b e fo r e   a n a f t e r   t h e   c r a c k T h e   s e c o n d   s c r e e n   i s   c o nn e c t e d   t o   t h e   B l ue t o o t h   s c r e e n .   T h e   pu rpo s e   of   t h i s   s c r e e n   i s   t o   c h e c k   t h e   c o n n e c t i v i t y   be t w e e n   t h e   H C - 05  B l ue t oo t h   m o dul e   de v i c e s   w i t h   t h e   A rdui n o .   T h e   l a s t   s c r e e n   i s   t h e   e di t i n g   s c r e e w h i c us e c a n   m a ke   a n y   c h a nge s   h e r e .   F i gur e   s h o w   t h e   e xpe ri m e n t   s e t - up .         (a )   (b )         (c )     F i gu r e   4 .   B l ue t o o t h   e l e c t r o ni c s   a pp l i c a t i o n   ( a M a i s c r e e n ;   (b Co nn e c t   t o   b l ue t o o t h   s c r e e n ;   (c E di t   s c r e e n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e v e l opm e nt   of   c r ac k   on   c om pos i t e   de t e c t i on   s e ns or   us i ng   m agne t i c   i nduc t i o c on c e p t   ( N.   I.   Is m ai l )   5647       F i gu r e   5 .   E xpe r i m e nt   s e t - up       3.   R ES U LT  A N D   D I S C U S S I O N   T h e   e xpe r i m e nt   w a s   c a rri e o ut   t o   de t e c t   a   c r a c k   i n   c o m po s i t e   us i n m a g n e t i c   i n duc t i o n   c o n c e pt .     A t   t h e   e a rl y   s t a ge s ,   t h e   w o r ki n p r i n c i p l e   of   t h e   s e n s o r   i s   s t u di e d   us i n t h e   CO M S O L   M ul t i p h y s i c s   s of t w a r e .   F r o m   t hi s   s o f t w a r e ,   t h e   s t r e a m l i n e   o f   m a gn e t i c   f l ux  de n s i t y   a n c o n t o ur   o f   i n duc e c urr e nt   de n s i t y   w a s   r e c o r de d.   T h e n,   t h i s   e xpe r i m e nt   w a s   c o n t i n ue d   w i t h   de v e l o pe f ul l   e xpe r i m e n t   s e t up.   T h us ,   t h e   d a t a   o c urr e n t   v a l ue s   b e t w e e n   c ra c ks   o w i t h o ut   c r a c w a s   t a ke n.     3. 1 .   C O M S O m u l ti p h ys i c s   s i m u l ati o n   F o r   t h i s   e xpe r i m e n t   t hr e e   t y p e s   of   m a t e ri a l   w e r e   t e s t e d;   c a rbo n   s t e e l ,   F R 4,   a n d   i r o n.   T h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t h e   s e n s o r   a n m a t e ri a l   w a s   v a r i e d   f o r   10 m m   a n d   20m m .   T h e   r e a s o n   f o r   v a ri e s   t h e   di s t a n c e   i s   t o   s t udy   t h e   e ff e c t   of   di s t a n c e   t o w a r t h e   v a l ue   o f   i n duc e c u rr e nt .   O t h e r   t ha t ha t ,   t h e   s i m ul a t i o n   a l s o   ge n e r a t e s   t h e   s t r e a m l i n e   o f   m a g n e t i c   f l ux  de n s i t y .   In   t h i s   s i m ul a t i o n,   t h e   pa t t e rn  o f   m e s h   a n a l y s i s   a l s o   w i l l   b e   d o n e .     T h e   s i m ul a t i o r e s ul t s   a r e   s h o w n   i t h e   F i gu r e s   t o   8.             M e s h   a n a l y s i s :   (a w i t c r a c k;   (b w i t h o ut   c r a c k     S t r e a m l i n e   o f   m a g n e t i c   f l ux  de n s i t y   a n d   c o n t o u r   o f   i n duc e c urr e n t   de n s i t y :   (a )   w i t h   c r a c k;   (b w i t h o ut   c r a c k     F i gu r e   6 .   M a t e r i a l :   c a r b o n   s t e e l     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   6 D e c e m b e r   201 9   :     56 4 -   565 2   5648         M e s h   a n a l y s i s :   (a w i t c r a c k;   (b w i t h o ut   c r a c k     S t r e a m l i n e   o f   m a g n e t i c   f l ux  de n s i t y   a n d   c o n t o u r   o f   i n duc e c urr e n t   de n s i t y :   (a )   w i t h   c r a c k;   (b w i t h o ut   c r a c k     F i gu r e   7 .   M a t e r i a l :   F R 4             M e s h   a n a l y s i s :   (a w i t c r a c k;   (b w i t h o ut   c r a c k     S t r e a m l i n e   o f   m a g n e t i c   f l ux  de n s i t y   a n d   c o n t o u r   o f   i n duc e c urr e n t   de n s i t y :   (a )   w i t h   c r a c k;   (b w i t h o ut   c r a c k     F i gu r e   8 .   M a t e r i a l :   i r o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e v e l opm e nt   of   c r ac k   on   c om pos i t e   de t e c t i on   s e ns or   us i ng   m agne t i c   i nduc t i o c on c e p t   ( N.   I.   Is m ai l )   5649   T a b l e   s h o w s   t h e   r e l a t i o n s hi p   b e t w e e n   t h e   di s t a n c e   a nd  v a l ue   of   c ur r e n t   f o r   t hr e e   t y pe s   of  di f fe r e n c e   m a t e r i a l   t e s t e d.   F r o m   t h e   o b s e r v a t i o n ,   i t   c a n   b e   c o n c l ude d   t ha t   t h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   t h e   m a t e ri a l   a n s e n s o r   w i l l   i n f l ue n c e   t h e   c u rr e n t   v a l ue .   T h e   c u rr e n t   v a l ue   w a s   h i g h   a t   10 m m   c o m pa r e d   t o   20 m m .     t h i s   pa t t e rn   i s   t h e   s a m e   as   a l l   m a t e ri a l s   t e s t e d.   B e s i de s   t h a t ,   c a r b o n   s t e e l   s t a t e   t h e   h i g h e s t   v a l ue   o f   c urr e nt   fo l l o w   by   F R a n d   i r o n .   W h e n   t h e   m a t e r i a l   w a s   c ra c t h e   v a l ue   o f   c ur r e n t   w i l l   s l i g ht l y   de c r e a s e .       T a b l e   1 .   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   di s t a n c e ,   t y pe s   of   m a t e r i a l   a n d   c u rr e n t   v a l ue   D i s t a n c e   ( m m )   M a t e ri a l   Cu rre n t   V a l u e   ( m A )   W i t h o u t   Cra c k   W i t h   Cra c k   10   Iro n   0 . 6 3 7   0 . 4 7 9     F R4   1 . 1 7 1   0 . 6 4 6     Ca rb o n   S t e e l   1 . 4 2 1   0 . 9 2 7   20   Iro n   0 . 5 4 3   0 . 3 9 9     F R4   0 . 8 6 3   0 . 5 7 3     Ca rb o n   S t e e l   1 . 0 0 3   0 . 8 7 4       3. 2 .   H ar d w a r e   r e s u l ts   F o r   t h e   h a r dw a r e   pa r t s   b a s i c a l l y   t h e   i de a   of   d e s i gn   a   s e n s o r   w e r e   m a de   f r o m   t h e   c o n c e pt   i de a   of  de s i gn   a n f a b r i c a t i o n   o f   l ow - c o s t   e dd y   c ur r e n t   [2 0]  a n de s i g n   a nd  c o n s t r uc t i o n   o f   r a i l w a y   c r a c ks   de t e c t i o n   b a s e o n   e dd y   c ur r e n t   [21] .   T h e   s e n s o r   c o nn e c t e t o   t h e   c on d i t i o n i ng  c i r c ui t   a n f i n a l l y   pr o duc e   a   v o l t a ge   f r o m   t h e   c u rr e nt   v a l ue s   o b t a i n e d.   A s   f o r   t h e   s e n s o r ,   t h e   d i a m e t e a n d   n u m b e r   o f   t urn s   o f   t h e   c o i l   a r e   0 . 5 m m   a n 62  t u rns .   T h e   m a g n e t   us e i s   s uppo s e dl y   f e r r o m a g ne t i c   m a g n e t   b u t   b e c a us e   of   l i m i t e s o ur c e s   of   t h e   m a g n e t ,   t hi s   p r o j e c t   us e 10  n e o d y m i um   m a g n e t   a n b e   w r a ppe d   w i t h   t h e   c o ppe r .   A s   c a s e e   i n   t h e   F i gu r e   9   s h o w s   t h e   r e l a t i o n s hi b e t w e e n   t y pe s   of   m a t e ri a l   a n d   c urr e nt   v a l ue   w i t h   a n w i t h o ut   a   c ra c k .   A   c h a n g i n m a g n e t i c   f i e l i s   ge n e ra t e by   a n   a l t e rna t i ng  c urr e n t   [2 2].   W h e n   t h e   m a g n e t   a n c o i l   a r e   l o c a t e in   a   s pe c i m e n,   t h e   f i r s t   m a g n e t i c   f i e l c a us e s   e dd y   c ur r e n t .   It   w a s   t h e   s a m e   c o n c e pt   a s   m a g n e t i c   i n duc t i o n.   A s   t h e   e ddy   c ur r e n t   m e e t s   a   c ra c k,   i t   w i l l   a v o i i t   a nd  s h o w   a   h i g h e r   c o n duc t i v i t y   r e gi o n .   E ddy   c ur r e nt   w i l l   pr o duc e   i t s   o w n   m a g n e t i c   f i e l i n   t h e   t e s t   pi e c e .   E d dy   c urr e n t   l i n e   pe n e t ra t e s   i n t o   t h e   s pe c i m e n   a nd  t hi s   pr o c e s s   c a l l e m a g n e t i c   i n duc t i o n   [23] .   T hus ,   p r e s e n t   c r a c of   m a t e ri a l   c a n   b e   d e t e c t   by   m o n i t o ri n c h a n ge s   i n   t h e   e ddy   c ur r e n t   f l ow   [24]. T h e   e xpe r i m e nt   w a s   c a rr i e o ut   w i t h   10K H z   a nd  10 . V p e xc i t a t i o n   v o l t a ge   w a s   i n j e c t e i n to   t h e   m a g n e t   c o i l   a n c o nn e c t e t o   t h e   c r a c k   de t e c t i o c i r c ui t .   N o rm a l l y ,   t h e   t r i o de   di f fe r e nt i a l   a m p l i f i e r   e n l a r ge s   i n v e r t i n i n put s .   T h e r e f o r e ,   i f   t h e r e   i s   a   c r a c k ,   i t   o ut p ut s   a   v o l t a ge .   T h e   f ul l - w a v e   r e c t i f i e r   m o di f i e s   t h e   di r e c t i o n   o f   t h e   vo l t a ge .   It   i s   de a l t   w i t h   t h e   f i l t e r.   T h e   R f i l t e r   a i m s   t o   a l t e r   t h e   a l t e rn a t i ng  c urr e n t   i n t o   a   di r e c t   o n e .   O n c e   i t   i s   f i n i s h e d,   t h e   f i l t e r e v o l t a ge   s h o ul b e   ov e r   z e r o   w i t h   a   s m a l l   u n du l a t i o [25] .             F i gu r e   9 .   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   t h e   t y pe s   of   m a t e r i a l   a n c urr e n t   v a l ue       T h e   c urr e nt   v a l ue   ob t a i n e a s   r e c o r de i n   T a b l e   s h o w s   t h e   r e l a t i o n s h i b e t w e e n   t hr e e   of    t h e   m a t e ri a l   us e i n   t hi s   p r o j e c t   w i t h   t h e   c urr e nt   v a l ue .   T h e   v a l ue   pr o duc e w a s   t oo   s m a l l   a n s o m e t i m e s   i t   pr o duc e s   i n c o n s t a n t   v a l ue   a n t h e   c urr e nt   c o ul n o t   b e   r e a d.   It   s h o w s   t h e   de c r e a s i ng  v a l ue   o f   t h e   c urr e n t   w h e n   t h e r e   w a s   a   c r a c k   i n   t h e   s pe c i m e n   t e s t .   F i gu r e   10   s h o w s   h a r dw a r e   s e t up  b e t w e e n   t y p e s   of   m a t e r i a l   us e w i t t h e   s e n s o r   ( a )   c a r b o n   s t e e l ;   (b F R 4;   (c i r o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   6 D e c e m b e r   201 9   :     56 4 -   565 2   5650     T a b l e   2 T h e   r e l a t i o n s hi p   b e t w e e n   t h e   m a t e r i a l   a nd  c u rr e n t   v a l ue   M a t e ri a l   Cu rre n t   V a l u e   ( m A )   W i t h o u t   Cra c k   W i t h   Cra c k   Iro n   0 . 1 3 7   0 . 0 0 9   F R4   0 . 2 1 1   0 . 0 3 8   Ca rb o n   S t e e l   0 . 5 3 1   1 . 3 9 3         (a )     (b )       (c )     F i gu r e   10 .   H a r dw a r e   s e t up  b e t w e e n   t y p e s   of   m a t e r i a l   us e w i t h   t h e   s e n s o ( a c a r b o s t e e l ;   (b F R 4;   (c i r o n       4.   C O N C LU S I O N   A s   a   c o n c l us i o n ,   t h e   c ra c k   de t e c t i o n   s e n s o r   us i ng  m a g n e t i c   i n d uc t i o n   c o n c e pt   w a s   i nt r o duc e i n   t h i s   pr o j e c t   t o   de t e c t   a nd  di s t i n gu i s h   b e t w e e n   c r a c ks   a nd  n o t   c ra c i n   t h e   c o m po s i t e   m a t e r i a l .   F r o m   t h e   CO M S O L   M ul t i p h y s i c s   s i m ul a t i o n   s t udy ,   t h e   pe r f o r m a n c e   of   a   m a gn e t i c   i nduc t i o n   s e n s o r   i s   e xa m i n e b a s e o n   di f fe r e nt   t y pe s   of   c o m po s i t e   m a t e ri a l .   F o r   t h e   de v e l o p m e nt   o f   a   m a g n e t i c   i n duc t i o n   s e n s o r   s y s t e m ,     t h e   e xpe r i m e nt   w a s   c a rr i e o ut   b a s e o n   t h e   c ra c k   de t e c t i o n   c i r c ui t   c o nn e c t e t o   A r dui n o   a n B l ue t o o t h   E l e c t r o n i c s   us i ng  t h e   HC - 05   m o d ul e .   T h e   q ua l i t i e s   o f   t h e   c o m po s i t e   w e r e   a n a l y z e a n d i s pl a y e v i a   B l ue t oo t h   t hr o ugh  t h e   a pp l i c a t i o n.   F o a   h a rdw a r e   i m p l e m e nt a t i o n,   t h i s   p r o j e c t   o n l y   foc us e t o   di s pl a y     t h e   qu a l i t y   of   t h e   c o m po s i t e .   T h e   c u rr e n t   v a l ue   w a s   m e a s u r e t o   d i s t i ngui s t h e   qua l i t y   o f   t h e   c o m po s i t e .       5.   F U TU R WO R K   P r e s e n t l y ,   t h e   p r o c e s s   of   de v e l o pm e n t   o f   a   c ra c k   o n   c o m po s i t e   de t e c t i o n   s e n s o r   us i n g   m a g n e t i c   i n duc t i o n   c o n c e pt   i s   a i ni t i a l   s t a ge .   T h e r e   a r e   s t i l l   s i g ni f i c a n t   t o   i m p r o v e   t h e   s y s t e m   i n   o r de t o   a p pl y   i t   i   a n   i n dus t ri a l   a r e a   i n   t h e   f ut u r e .   T h e   s ugge s t i o n   a n r e c o m m e n d a t i o n   f o r   f ut ur e   w o r ks   a r e   m e nt i o n e d :     a D e v e l o pm e n t   m a g n e t i c   i n duc t i o n   s e n s o r   i n   c l o s e   a r e a   t o   r e duc e   t h e   n o i s e   of  f r i nge   e f fe c t   f r o m     t h e   e n v i r o nm e n t   s u rr o u n di ng  t o   ge t   t h e   a c c ur a t e   v a l ue   o c ur r e nt .   b U s i n a   c o a xi a l   c a b l e   fo r   a   m a g n e t i c   i n duc t i o n   s e n s o r   c o n n e c t o r   t o   r e duc e   t h e   n o i s e   w h e n   t h e   c urr e n t   v a l ue   i s   m e a s u r e d.   c D e v e l o pm e n t   a   s i n gl e   m o dul e   of   t h e   P CB   c i r c ui t   t o   s i m p l i fy   t h e   h a r dw a r e .   d)  D e v e l o a   w e l l   de ve l o m a i n   b o d y   s e n s o r   t o   m a ke   s ur e   t h e   s u rr o u n d i n di d   n o t   di s t u r b   t h e   m a g n e t i c   f i e l a s   w e l l   a s   t h e   c u rr e nt   v a l ue .   e U pgra de   t h e   s y s t e m   t de t e c t   t h e   f l a w s   o r   c r a c ks   o f   t h e   m a t e r i a l   i n   t e r m   o i m a ge   p r o c e s s i n t h a t   c a n   b e   m o n i t o r e d   i   t h e   c o m put e s y s t e m .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e v e l opm e nt   of   c r ac k   on   c om pos i t e   de t e c t i on   s e ns or   us i ng   m agne t i c   i nduc t i o c on c e p t   ( N.   I.   Is m ai l )   5651   A C K N O WL ED G M EN TS     A ut h o r s   a r e   g r a t e f ul   t o   t h e   f i na n c i a l   s uppo r t   b y   R e s e a r c G ra n t   o f   t h e   M i n i s t r y   of   H i gh e r   E duc a t i o (R A G S   G r a n t :   R A G S / 1/ 2 015/ T K 0/ F T K / 03 / B 00117)  a n U ni v e r s i t i   T e k n i k a l   M a l a y s i a   M e l a ka .   T ha nks   t t h e   s t a f f   a n m e m b e r s   o f   U T e M   w h o   gi ve   a s s i s t a n c e   a nd  c o m m i t m e nt   t o   m e   a n gu i de   m e   i n   v a ri o us   pe r s pe c t i v e   t hr o ug h o ut   t h e   p r o j e c t .   S pe c i a l   t ha n ks   m us t   b e   gi v e n   t o   m y   f r i e nds   f o r   i de a s   a n c o m m e nt   r e ga rdi n g   m y   pr o j e c t .         R EF ER EN C ES   [ 1]   B .   R a j ,   e t   a l . ,   P r ac t i c al   no n - de s t r u c t i v e   t e s t i ng ,   C a m br i dg e   E ng l a n d :   W oo dhe a P ub l i s hi ng ,   pp.   4 - 7 ,   2002 .   [ 2]   M .   J o l l y ,   e t   a l . ,   R e v i e w   o f   N o n - de s t r uc t i v e   T e s t i ng   ( N D T )   T e c h ni qu e s   a nd   t h e i r   A ppl i c a bi l i t y   t o   T hi c W a l l e C o m po s i t e s ,   P r oc e di a   C I R P ,   v o l .   3 8,   pp .   129 ,   201 5.   [ 3]   R a j   B . e t   a l . P r ac t i c al   N on - de s t r uc t i v e   T e s t i n g O xf o r d :   pub  A l pha   s c i e nc e   i nt e r n a t i o na l   l t d .   3 r E d. ,   200 8.     [ 4]   H a r a r a   W . ,   D i g i t a l   R a d i o g r a phy   i I ndus t r y , ”  Shan gha i ,   C hi n a :   17t W or l C on f e r e nc e   on  N on - D e s t r uc t i v e   T e s t i n g,   Sh angh ai ,   C hi na ,   2 008 .   [ 5]   A da m o w s ki   J C . e t   al . ,   A   L a r g e   A pe r t u r e   U l t r a s o ni c   R e c e i v e r   f o r   T hr o ug T r a ns m i s s i o D e t e r m i na t i o o f   E l a s t i c   C o ns t a nt s   o f   C o m po s i t e   M a t e r i a l s , ”  B e i j i n g:   I E E E ,   20 08 .   [ 6]   P .   J .   S hu l l ,   N onde s t r u c t i v e   e v a l ua t i o n:   t he or y ,   t e c hni que s ,   and   a ppl i c a t i ons ,   C R C   p r e s s A l t o o na ,   P e nn s y l v a ni a   pp.   65 - 69 ,   201 6.   [ 7]   O .   S .   Z a h r a n,   e t   al . ,   R e c e n t   D e v e l o pm e nt s   i U l t r a s o ni c   T e c hni qu e s   f o r   R a i l - t r a c I ns pe c t i o n ,   N D T   20 02 ,   Sout hpo r t ,   t he   B r i t i s h   I n s t i t ut e   of   N D T ,   2 002 .   [ 8]   V .   M .   K a r bh a r i ,   N o n - de s t r uc t i v e   e v a l u a t i o ( N D E )   o f   po l y m e r   m a t r i x   c o m po s i t e s ,   E l s e v i e r ,   pp .   35 ,   2013 .   [ 9]   F .   T a r i q ,   e t   al . ,   C ha r a c t e r i z a t i o o f   m a t e r i a l   pr o pe r t i e s   o f   2xxx  s e r i e s   al - a l l o y s   b y   n o n - de s t r uc t i v e   t e s t i ng   t e c hni que s ,   J ou r na l   of   N onde s t r u c t i v e   E v a l ua t i on v o l .   31 ,   p p.   17 - 33 ,   20 12.   [ 10]   L .   Z hi y o ng ,   e t   al . ,   N e w   M a g ne t i c   P a r t i c l e   C a s s e t t e   N D T   I nt e l l i g e nt   D e t e c t i o D e v i c e ,   I n t e l l i ge nt   Sy s t e m s   D e s i gn   and  E ng i ne e r i ng   A pp l i c a t i o ns ,   2013   F our t I n t e r na t i ona l   C o nf e r e n c e   on,   I E E E p p.   40 3 - 406 2 013 .   [ 11]   L .   X i m e ng ,   C o m pa r a t i v e   S t udy   o n   N o nde s t r uc t i v e   T e s t i ng   T e c hno l o gy   of   R e l i a b i l i t y ,   Sui z hou :   P r oc e e di ngs   o f   t he   E i gh t A nnu al   N a t i o na l   N o de s t r uc t i v e   T e s t i ng ,   2003 .   [ 12]   Y .   H e ng   a nd  X .   Z o u,   D e s i g a n C o ns t r uc t i o o f   R a i l w a y   C r a c k s   D e t e c t i o B a s e o E ddy   C ur r e nt ,”   A dv a nc e d   M a t e r i a l s   R e s e ar c h ,   T r a ns   T e c P ub l i c at i on s ,   v o l .   986 ,   pp .   1 709 - 1 713 2 014   [ 13]   J .   C z uc hr y j   a nd   S .   S i ko r a ,   G r o und s   o f   pe ne t r a t i o t e s t i ng   o f   i ndus t r i a l   pr o duc t s , ”  I ns t y t ut   S pa w a l n i c t w a ,   G l i w i c e pp .   5 - 24 ,   2007 .   [ 14]   P .   Ir e a nd  J .   S ł a ni a ,   M a t e r i a l   F a c t o r s   i R e l a t i o t o   D e v e l o pm e nt   T i m e   i L i qu i d - P e n e t r a n t   I ns pe c t i o n ,   M a t e r i al   F ac t or s .   A r c hi v e s   o f   M e t a l l ur gy   and   M a t e r i a l s v o l .   61 ,   pp .   509 - 51 4 ,   201 6.   [ 15]   Yu   Z .   Z . e t   a l . ,   I m a g i ng   s y s t e m   b a s e o e l e c t r o m a g ne t i c   t o m o g r a phy ,”   E l e c t r on .   L e t t . ,   v o l .   29 ,   p p.   62 5 - 6 199 3 .   [ 16]   L y o n   G .   M . e t   a l . ,   “D e v e l o pm e nt s   i e l e c t r o - m a g ne t i c   t o m og r a phy   i ns t r um e n t a t i o n ,”   I E E   C o l l o qui um   A dv .   E l e c t r .   T om ogr . ,   v o l .   12 ,   p p.   1 - 4 1996 .   [ 17]   L .   Ma   a nd  M .   S o l e i m a n i ,   M a g ne t i c   i nduc t i o t o m o g r a ph y   m e t h o ds   a nd  a pp l i c a t i o ns :   a   r e v i e w ,”   M e as ur e m e nt   Sc i e nc e   a nd   T e c hno l og y ,   v o l .   2 8,   20 17 .   [ 18]   C .   C o i l l o t   a nd  P .   L e r o y ,   I nduc t i o m a g ne t o m e t e r s   p r i nc i p l e ,   m o de l i ng   a n w a y s   o f   i m pr o v e m e nt ,”   M agne t i c   Se ns or s P r i n c i pl e s   and   A p pl i c a t i ons .   R i j e k a,   C r oa t i a I n T e c h v o l . 1 ,   2 012 .   [ 19]   Y .   M o r a g ,   e t   a l . ,   T he r m o dy na m i c   s i g na l - to - no i s e   a nd   c ha nn e l   c a pa c i t y   l i m i t s   o f   m a g ne t i c   i n duc t i o s e ns o r s   a nd   c om m uni c a t i o s y s t e m s , ”  I E E E   Se ns o r s   J o ur na l v o l .   16 ,   pp .   1 575 - 1585 ,   2016 .   [ 20]   P .   R a g una t ha a nd  E .   L o g a s h a nm ug a m ,   D e s i g a nd  F a b r i c a t i o o f   L o w   C o s t   E dd y   C ur r e nt   S e ns o r   f o r   P o s i t i o n   C o nt r o l   A ppl i c a t i o ns ,   I nd i an   J o ur n al   o f   S c i e nc e   and   T e c hno l og y v o l .   9 20 16.   [ 21]   Y .   S he ng   a nd  X .   Z o u,   D e s i g a n C o ns t r uc t i o o f   R a i l w a y   C r a c ks   D e t e c t i o B a s e o E ddy   C ur r e nt ,”   A d v an c e M a t e r i a l s   R e s e ar c h ,   T r a ns   T e c P ub l i c at i on s , v o l .   986 ,   pp .   1 709 - 1 713 ,   2 014 .   [ 22]   H .   Y .   W e i ,   e t   al . ,   V o l um e t r i c   m a g ne t i c   i nduc t i o t o m og r a phy , ”  M e as ur e m e nt   Sc i e nc e   and  T e c hno l og y ,   v o l .   23 ,   p p.   05 5401 201 2 .   [ 23]   H .   H a s hi z um e ,   e t   a l . ,   N um e r i c a l   a nd  e xpe r i m e nt a l   a n a l y s i s   o f   e ddy   c ur r e nt   t e s t i ng   f o r   a   t u be   w i t h   c r a c ks ,”   I E E E   T r ans .   M agn . ,   v o l .   28 ,   p p.   14 69 - 147 2 19 92 .   [ 24]   J .   G M a r t í n ,   e t   al . ,   N o n - D e s t r uc t i v e   T e c hn i qu e s   B a s e o E ddy   C ur r e n t   T e s t i ng ,”   Se ns o r s ,   v o l .   11,     pp.   25 25 - 2565 201 1 .   [ 25]   S .   J .   K i m ,   D a m a g e   de t e c t i o i c o m po s i t e   und e r   i n - p l a ne   l o a us i ng   t a t e s t ,”   J our na l   of   M e c ha ni c al   S c i e nc e   and   T e c hnol o gy ,   v o l .   29 ,   pp .   1 99 - 207 2015 .                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   6 D e c e m b e r   201 9   :     56 4 -   565 2   5652   B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         N u r f a r ah   I z z at i s t ude n t   o f   B a c he l o r   D e g r e e   i E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o g y   ( T e l e c o m m uni c a t i o n) ,   D e pa r t m e n t   o f   E n g i ne e r i ng   T e c hno l o gy   a t   U ni v e r s i t y   o f   T e c hni c a l   M a l a y s i a   M e l a k a   ( U T e M ) .           Wan   N o r h i s y am   B i n   A b d   R as h i d   r e c e i v e h i s   D i pl o m a   I ng.   ( F h )   i F a c hho c hs c hul e   R e ut l i ng e n.   T he he   p e r s ua d e   h i s   s t u dy   i M a s t e r   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   U T H M .   C ur r e nt l y ,   he   i s   a   L e c t ur e r   a t   U n i v e r s i t i   T e kn i k a l   M a l a y s i a   M e l a ka   ( U T e M )   a nd   hi s   i n t e r e s t   a r e   i t o m o g r a ph y   a nd  e m be d de d   c o nt r o l   s y s t e m .         N u r h an i s   B i n t i   L o k m an u l h ak i m   i s   a   po s t g r a du a t e   s t ud e n t   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a k a .   B e f o r e   t h a t ,   s he   g r a d ua t e i B a c he l o r   o f   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   T e c hno l ogy   i E l e c t r o n i c   I ndus t r i e s   ( H o ns . )   i U ni v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a ka .   P r e v i o us l y ,   s he   ha s   be e n   w o r ki ng   o a   s e m i c o nduc t o r   c o m pa n y   w hi c i s   kno w a s   P l e xu s   M a n uf a c t ur i ng   S nd  B hd  a s   t he   P r o c e s s   E ng i n e e r .   H e r   a r e a   o f   i nt e r e s t   a r e   po w e r   e l e c t r o ni c s ,   a n s e ns o r s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.