Устройство для определения динамической податливости крупномасштабных фундаментов

 

Изобретение относится к виброизмерительной технике. Цель изобретения - повышение производительности за счет автоматизации процесса измерений. Возбудитель 1 механических колебаний возбуждает исследуемый объект 2, колебания которого воспринимают измерительные датчики 3. N-канальный коммутатор 5 обеспечивает переключение каналов, сигнал с его выхода обрабатывается в блоке 7 запоминания максимума и пересылается в регистратор 10. Частота контролируется датчиком 11 частоты, сигнал с которого поступает на счетчик 14 периода. Блок 9 управления обеспечивает взаимодействие элементов устройства. 11 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4476341/25-28 (22) 27.06.88 (46) 15.05.90. Бюл. № 18 (71) Ленинградский политехнический институт им. М. 34; Калинина (72) С. А. Марков и Н. К. Хамков (53) 621.438 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 593066, кл. G 01 М 1/22., 1976.

Авторское свидетельство СССР № 433375, кл. G 01 М 7/00, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛ ЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПОДАТЛИВОСТИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Изобретение относится к вибрационным исследованиям и предназначено для определения величины динамической податливости исследуемого объекта.

Цель изобретения — повышение производительности за счет автоматизации процесса измерений.

На фиг. 1 представлена общая блоксхема предлагаемого устройства; на фиг. 2— функциональна я схема N-канального коммутатора; на фиг. 3 — функциональная схема коммутатора; на фиг. 4 — блок-схема блока управления; на фиг. 5 — структурная схема драйверов. регистрирующих устройств; на фиг. 6 — структурная схема регистрирующих устройств; на фиг. 7 — структурная схема усилителя-формирователя; на фиг. 8— структурная схема формирователя; на фиг. 9 — блок-схема счетчика периода; на фиг. 10 — блок-схема алгоритма устройства определения динамической податливости; на фиг. 11 — блок-схема алгоритма работы модуля измерения периода и максимального значения.

ÄÄSUÄÄ 1564502 А 1

2 (57} Изобретение относится к виброизмерительной технике. Цель изобретения повышение производительности за счет автоматизации процесса измерений. Возбудитель I мехнических колебаний возбуждает исследуемый объект 2, колебания которого воспринимают измерительные датчики 3.

N-канальный коммутатор 5 обеспечивает переключение каналов, сигнал с его выхода обрабатывается в блоке 7 запоминания максимума и пересылается в регистратор 10. Частота контролируется датчиком 11 частоты, сигнал с которого поступает на счетчик 14 периода. Блок 9 управления обеспечивает взаимодействие элементов устройства. 11 ил.

Устройство содержит возбудитель 1 механических колебаний, установленный на исследуемой конструкции 2, установленные на ней в контрольных точках N измерительных датчиков 3, N интеграторов 4, соединенных с выходами соответствующих измерительных датчиков 3, последовательно соединенные N-канальный коммутатор 5, входы которого соединены с выходами интеграторов 4, масштабный усилитель 6, блок 7 запоминания максимума, преобразователь 8 аналог †к, блок 9 управления, второй и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока 7 запоминания максимума и N-канального коммутатора 5, и регистратор 10, например регистрирующие устройства, входящие в состав ЭВМ, и частотный канал, выполненный в виде последовательно соединенных датчика 11частоты,,фил,ьтра 12, усилителя-формирователя 13 и счетчика 14 периода, выход которого соединен со вторым входом блока 9 управления, а второй вход— с третьим выходом последнего, и генерато1564502 ра 15 эталонной частоты, соединенного с третьим входом счетчика 14 периода.

Отдельные элементы устройства могут быть выполнены, например, на базе стандартных микросхем и с использованием элементов вычислительной техники.

N-канальный коммутатор 5 (фиг. 2) выполнен в виде связанного с блоком 9 управления счетчика 16 импульсов и коммутатора 17, информационные входы которого соединены с интеграторами 4, а выход— с масштабным усилителем 7. Коммутатор 17 может быть выполнен на коммутаторах

17.1 — 17 (М+1) серии 590 по пирамидальной структуре.

В качестве преобразователя 8 аналог— код используется модуль «Электроника

С5-2109», имеющий следующие характеристики: диапазон входного си гнала от — 5 до +5В, время преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую 200 мкс.

Блок 9 управления может быть построен на базе вычислительной техники. Модули

18 — 22 блока 9 управления соединены между собой магистралью 23, которая включает в себя шины адрес — данные и шины управления. Модуль 18 — центральный процессор, например «Электроника С5-21М», модуль 19 — оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) «Электроника С5-2105», модуль 21 — цифровые регистры ввода-вывода (ЦВВ) «Электроника С5-2112», модуль

22 — драйверы регистрирующих устройств имеют двунаправленный выход на магистраль. Модуль 20 — постоянное запоминающее устройство, имеет только выход на магистраль. Выходы модуля 21 подключены к первому и второму входам блока 16, к входам блока 18 и блока 15. Преобразователь 8 аналог — код подключен к магистрали 23 и имеет вход на магистраль (фиг. 4) .

Регистратор 10 может быть построен на базе элементов, связанных с блоком 9 управления. Драйверы дисплея «Электроника

С5-2106» 24 и магнитофона «Электроника С5-1212» 25 имеют двунаправленный выход на магистраль, а драйверы цифропечатающего устройства «Электроника С5-2112»

26 и графопостроитель «Электроника С52109» 27 имеют вход с магистрали 23 (фиг. 5).

Блок 28 — дисплей, подключается двунаправленной магистралью к блоку 24, блок 29 — накопитель на магнитной ленте, подключается к блоку 25 и имеет двунаправленную магистраль; блок 30 — цифропечающее устройство и блок 31 — графопостроитель входами подключены к выходам блоков 26 и 27 соответственно (фиг. 6).

Усилитель-формирователь 13 (фиг. 7) может быть выполнен в виде соединенных стандартных усилителя 32 (масштабного усилителя) и формирователя 33 (порогового элемента). В качестве формирователя 33 мо5

"5

55 гут быть использованы компаратор 34 и триггер 35 Шмитда во входных каскадах и логические элементы НЕ 37 в выходных каскадах. Схема 36 ограничения входом подключена к выходу триггера 35 Шмитда, а выходом — на вход элемента НЕ 37 (фиг. 7 и 8).

Счетчик 14 периода может быть выполнен в виде счетчика 38, элемента 39 задержки, формирователя 40, буферного регистра 41, элемента И-НЕ 42. На первый вход счетчика 38 подключен выход генератора 15, на второй вход — выход элемента 39 задержки, а выход подключен к первому входу буферного регистра 41, второй вход которого подключен к выходу элемента И-HE 42 а выход буферного 41 регистра подключен к входу блока 9 управления. Вход элемента 39 задержки и вход формирователя 40 соединены между собой и подключены к выходу усилителя-формирователя 13.

Выход формирователя 40 подключен к первому входу элемента И-HE 42, а второй вход последнего подключен к выходу блока 9 управления.

Устройство работает следующи м образом.

Возбудитель 1 механических колебаний возбуждает колебания в исследуемом объекте 2. Измерительные датчики 3 регистрируют скорость возникающих колебаний исследуемого объекта 2, сигналы с выходов интеграторов 4 дают оценку перемещения исследуемого объекта 2. 1 1-канальный коммутатор производит последовательное переключение измерительных датчиков 3. Сигналом «Сброс» блока 9 управления производится сброс счетчика 16 в исходное состояние и к выходу коммутатора подключается датчик с номером l. На второй вход счетчика 16 поступает управляющий сигнал, который переключает счетчик 16 в следующее состояние. Выходные сигналы счетчика 16 определяют номер канала, подключаемого к выходу коммутатора 17. Количество разрядов счетчика определяется из условия п=

=loggN, где n=-{0, 1, 2, ..., К}; N — количество датчиков; n — количество разрядов счетчика.

Сигнал с масштабного усилителя 6 поступает на блок 7 запоминания максимума, где производится выделение максимального значения амплитуды сигнала, затем это значение преобразуется в цифровой код и поступает в модуль 19 блока 9 управления, где хранится в массиве данных. Сигналом блока 9 управления блок 8 запоминания максимума обнуляется после каждого измерения. В частотном канале формируется цифровой код, пропорциональнык частоте колебаний исследуемого объекта 2. С выхода частотного датчика ll синусоидальный сигнал поступает на фильтр 12, где производится подавление высокочастотных помех, возкающих в линии связи и далее на усилитель-формирователь 13, который формирует сигнал прямоугольной формы. Далее поступает сигнал на счетчик 14 периода, который производит подсчет числа тактовых импульсов, поступающих с генератора 15 эталонной частоты. Запуск счетчика 38 производится передним фронтом сигнала, поступающего с выхода усилителя-формирователя 13.

Элемент 39 задержки обеспечивает задержку сЦгнала на время переписи информации с выходов счетчика в буферный регистр 41 и составляет 120 нс. Сброс счетчика 38 в исходное положение производится задним фронтом сигнала, поступающего с выхода усилителя-формирователя 13. Формирователь 40 предназначен для формирования сигнала

«Сброс» переписи. Этот сигнал через элемент И-НЕ 42, предназначенный для блокировки сигнала «Строб» переписи на время ввода значений. частоты с выхода буферного регистра 41 в блок 9 управления, поступает на вход «Строб переписи» буферного регистра 41.

Блок-схема алгоритма работы устройства (фиг. 10) для определения динамической податливости показывает последовательность действий при проведении исследований. Работу устройства можно разделить на три этапа. Первый этап — сбор информации от датчиков. Блок-схема алгоритма модуля измерения периода и максимальных значений (фиг. 11) показывает взаимодействие блока управления с остальными блоками. На втором этапе производится расчет величины динамической податливости для всех датчиков при снятых значениях частоты возбуждения и формируется массив значений динамической податливости. На третьем этапе производится вывод информации на регистрирующие устройства 4 имеется возможность вывода графиков зависимости динамической податливости в функции от частоты на экран графического дисплея и на графопостроитель. В цифровой форме поступает на цифропечатающее устройство и в виде массивов на накопитель на магнитной ленте.

Устройство обеспечивает следующие тех. нико-экономические преимушества: обработку экспериментальных данных и вывод информации на внешние устройства в ходе проведения динамических виброисследований; повышение точности определения величины периода сигнала при значении частоты эталонного генератора Ьт=15 кГц на максимальной частоте 60 Гц значение периода сигнала равно = 18 мс, код счетчика 39, соответствуюший данному значению периода, равен 250 импульсов и следовательно погрешность определения значения периода равна -0,4Я), с увеличением значения периода сигнала значение погрешности определения периода сигнала уменьшается; повышение точности определения величины динамической податливости (погрешность при определении величины динамической по5 датливости определяется следуюшим образом

6=6ид+6»пп+6ь где 6 — погрешность определения дина10 мической податливости;

6ил — погрешность измерительного датчика;

6AUn — погрешность аналого-цифрового преобразователя;

6ь — погрешность блока управления;

15 6ил — погрешность измерительного датчика составляет 5 †?ОА, для датчисок разных типов;

6щ, при использовании десятиразрядного

АЦП и опорном напряжении 5 В погрешность аналого-цифрового преобразования определяется как

1 опоры

6 ш —, 100=0,5Я, где 6в, — погрешность, возникаюшая в бло25 ке управления при расчете величины динамической податливости связана с ограниченной разрядной сеткой модуля 19, в котором арифметические операции производятся над двухбайтными (шестнадца30 тиразрядными числами, старший разряд старшего байта — знаковый, следовательно

Ь,, = .100=0 064о следовательно 6= (7+0,5+0,064) Я =7,56Я

Экономический эффект от применения предлагаемого устройства определяется за счет сокращения времени проведения динамических исследований. Сокращение времени достигается за счет автоматизации процесса сбора и обработки информации динамических исследований, а также возможности построения рассчитанных амплитудночастотных характеристик объекта на ре45 гнстрнрующих устройствах в цифровой и графической форме.

Фо рмула изобретения

Устройство для определения динами50 ческой податливости крупномасштабных фундаментов, содержащее возбудитель механических колебаний, N измерительных датчиков. N-канальный усилитель, регистратор и соединенные блок запоминания максимума и преобразователь аналог — код, отличаюи(ееся тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено N интеграторами, входы которых соединены с каждым соответствующим из измерительных датчи1564502

Фиг.7 ков, блоком управления, первый вход которого соединен с выходом преобразователя аналог — код, первый выход — с регистратором, а второй выход — с управляющим входом блока запоминания максимума, и частотным каналом, выполненным в виде последовательно соединенных датчика частоты, связанного с возбудителем механических колебаний, фильтра, усилителя-формирователя и счетчика периода, выход которого соединен с вторым входом блока управления, а второй вход — с третьим выходом последнего, и генератора эталонной частоты, вход которого соединен с третьим входом счетчика периода, а N-канальный

6 усилитель выполнен в виде соединенных

N-канального коммутатора, информационные входы которого соединены с выходами интеграторов, а управляющий вход — с четвертым выходом блока управления, и масштабного усилителя, выход которого соединен с блоком запоминания максимума.

1564502

1564502

И /У

1564502

1564502

Составитель Ю. Круглов

Редакто р Т. Парфен ов а Техред И. Верее Корректор В. Гирняк

Заказ 1! 54 Тираж 437 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101