3 SEGURIDAD ESTRUCTRURAL: CIMENTACIONES.

There are a number of limitations that were discovered within this digital transceiver system 

for the Bond Rupture application. The most significant limitation is that only one narrow band 

frequency can be examined at a time with this equipment. This limits the Bond Rupture ‘noise’ 

frequency to being able to be examined only within the time during which the frequency 

following algorithm is not using the digital receiver. Another major limitation is the number of 

data points that can be stored in memory ‐ as if a wide band noise sample is to be examined a 

significant amount of storage is necessary to enable sufficient time resolution. The memory 

size also limits the number of resonant frequency samples that can be stored in memory, 

which limits the number of samples that can be gathered every second. These limitations and 

others have led to the decision to redesign the digital transceiver board for the Bond Rupture 

system. 

If a redesign is to occur there are many aspects of this system that initially were adequate for 

the prototype now that more is known about the Bond Rupture effect there is a number of 

aspects that could be improved. One of the problems is the DDS’s limited output resolution; it 

would be worth considering a DDS with a greater dynamic range and higher speed. It would 

also be useful to be able to generate a custom output waveform for other experimental 

techniques – yet to be conceived.   

Another useful feature would be to be able to capture the ADC data directly into memory, as 

well as having a DRP, to enable a full view of the wideband input signal to the ADC. This would 

enable a significant amount of debugging capabilities as any problem of interfering frequencies 

could be quickly found and diagnose. This would also allow direct capture of what is happening 

the speed of the ADC so to have a wider band‐width input. It would also be useful for this 

device to be compatible with higher frequency SAW devices to coincide with the future 

development within this research group. There would also be a great advantage to having a 

higher dynamic range ADC to increase the accuracy of the data gathered and it would also be 

good to increase the bit range of the data out of the DRP device to enable the whole dynamic 

range to be taken advantage of. A secondary DRP is also required to capture the 3rd harmonic 

Bond Rupture ‘noise’ signal while simultaneously monitoring the resonant frequency of the 

QCM. 

From a system developer point of view a significant amount of development would be 

required to improve and standardise the communication bus between the DSP and digital 

transceiver. This would include some sort of address management to simplify the addressing 

method of the digital transceiver system. Such a development could enable this board to be 

reconfigured for other sensor based applications. It would also be good to develop the new 

digital transceiver board with the idea to eventually develop it as a standalone Bond Rupture 

device. 

The output and input amplifiers of the current Bond Rupture system are not adequate for the 

application so a new board is required to be developed. Among the problems is the output 

VGA is limited in the amount of gain range and also the number of output steps available. The 

output total power is also limited with a external amplifier required to achieve Bond Rupture. 

The new output amplifier would need to achieve the same output power as the current 

external amplifier achieves (~1Watt). The input amplifier is also limited in the gain range, noise 

figure, and the maximum input voltage that it can handle. Investigation needs to occur into 

more suitable devices for this. 

Another aspect that needs to be examined further is the impedance matching and this needs 

to be examined in more detail to find a better solution than what is currently used. One aspect 

that should be further examined is filtering out the fundamental frequency so that it is at a 

similar magnitude to the 3rd harmonic. This could enable the Bond Rupture to be better 

detected. 

There is a significant amount of additional development that could be performed into making 

the software user friendly and less error prone. Since there are a number of hardware changes 

necessary it would make good sense to implement the software changes on the new system. 

Among the changes required would be combining both the magnitude and zero crossings 

frequency measurement methods in order to take advantage of both their strengths together. 

Another improvement required is resonant frequency measurement resolution as this can be 

limited especially at  low operating  voltages and  so improvements are  required  to  the 

measurement algorithms. There is also a significant amount of improvement that could be 

done  to  the  calibration  methods  as  the  current  method  used  only  works  with  one 

configuration. It would also be useful if we could calibrate for multiple different boards to be