Система измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения

Изобретение относится к автоматическим средствам периодического отслеживания состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации. Особенностью заявленной системы является то, что она снабжена ридером, а в качестве измерительных преобразователей использованы пассивные транспондеры на поверхностных акустических волнах, причем ридер содержит последовательно подключенные к выходу блока предварительной обработки сигналов синхронизатор, синтезатор частот, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и n каналов обработки сигналов, каждый из которых содержит последовательно подключенные к выходу дуплексера полосовой фильтр, удвоитель фазы, делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр и фазовый детектор, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с соответствующим выходом синтезатора частот, второй узкополосный фильтр и измеритель девиации частоты. Техническим результатом является повышение эффективности измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения. 3 ил.

 

Предлагаемая система относится к измерительной технике, а именно к автоматическим средствам периодического отслеживания состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации, позволяющим своевременно выявить превышение допустимых деформаций конструкции и предупредить ее разрушение.

Известны способы и устройства контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения (авт. свид. СССР №№168605, 1200123, 1213350, 1498664, 1562845; патенты РФ № №2049307, 2100866, 2180430, 2272993, 2327105, 2343446, 2352205, 2413055, 2417369, 2472129; патенты США №№3851521, 4452087; патент Великобритании №2260434; Ренский А.Б. Руководство по тензометрированию строительных конструкций и материалов. М. 1971, с. 133, с. 149-155; Казачек В.Г. и др. Обследование и испытание зданий и сооружений. - М.: Высшая школа, 2006, с. 164 и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близким к предлагаемой системе является устройство, реализующее «Способ контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения (патент РФ №2327105, G01B 7 (16, 2006), которое и выбрано в качестве прототипа.

Известное устройство содержит пункт контроля в виде компьютера, датчики, размещенные в местах диагностирования конструкции, связанный с ними блок предварительной обработки сигналов и средства связи блока обработки сигналов с упомянутым компьютером. При этом блок предварительной обработки выполнен с возможностью опроса датчиков, приема и регистрации сигналов, содержащих измерительную информацию, и с возможностью сравнения упомянутой информации с заранее внесенными в его память фиксированными величинами.

Основными показателями состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения являются наличие и величина деформации ее составляющих элементов. Поэтому, как правило, в качестве датчиков для проведения контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения используют тензометрические датчики, при этом в качестве фиксированной величины для сравнения поступающей с них информации используют расчетное значение предельно допустимой деформации элемента конструкции, на котором установлен данный датчик.

Достоинствами тензометрических датчиков являются:

- высокая точность измерений (1%) в диапазоне перемещений (±5 мм) и в широком диапазоне температур (от -40° до +65°C);

- высокая разрешающая способность (10-3 мм).

Основными недостатками являются:

- быстрое старение тензочувствительных элементов;

- сравнительно высокое энергопотребление;

- низкая надежность;

- наличие гистерезиса.

Высокое энергопотребление связано с наличием источников питания (батарей или аккумуляторов) и работой датчиков в непрерывном режиме. Поскольку процесс, например, деформации зданий или инженерно-строительных сооружений очень медленный и только в экстренных ситуациях требуется непрерывный поток информации, алгоритм работы известных технических решений позволяет задавать интервалы опроса датчиков от 5 секунд до нескольких часов.

Низкая надежность тензометрических датчиков связана с низкой надежностью источников питания и с необходимостью их регулярной замены. Как правило, продолжительность работы любого источника питания не превышает нескольких дней.

Высокое энергопотребление и низкая надежность тензометрических датчиков снижает эффективность известных технических решений как элементов комплексной безопасности инфраструктуры, особенно при эксплуатации стратегических объектов и крупных высотных зданий, преимущественно офисных, а также инженерно-строительных сооружений культурно-досугового характера, т.е. для тех зданий и инженерно-строительных сооружений, в которых происходит массовое скопление людей, так как в этих случаях особенно необходимо своевременное реагирование на аварийную ситуацию и обеспечение оперативной эвакуации.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения путем снижения энергопотребления и повышения надежности датчиков.

Поставленная задача решается тем, что система измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом пункт контроля, характеризующийся использованием компьютера, измерительные преобразователи, размещенные в местах диагностирования конструкции, связанный с ними блок предварительной обработки сигналов, включающий плату аналого-цифрового преобразователя, средства связи блока предварительной обработки сигналов с упомянутым компьютером, выполненным с возможностью опроса измерительных преобразователей, приема и регистрации сигналов, содержащих измерительную информацию, и с возможностью сравнения упомянутой информации с заранее внесенными в его память фиксированными величинами, и средства наглядного представления информации, включающие выведенное на экран компьютера условное изображение контролируемой конструкции и цветные метки-индикаторы, размещенные на упомянутом изображении в соответствии с размещением измерительных преобразователей и выполненные с возможностью отражения в реальном времени посредством своего цвета и его изменения исправности соответствующего измерительного преобразователя и результатов сравнения последней принятой с него информации, при этом компьютер выполнен с возможностью одновременного со сменой цвета метки-индикатора вывода на экран дополнительных сведений о типе и исполнении элемента конструкции, на котором размещен соответствующий упомянутой метке-индикатору измерительный преобразователь, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена ридером, а в качестве измерительных преобразователей использованы пассивные транспондеры на поверхностных акустических волнах, причем ридер содержит последовательно подключенные к выходу блока предварительной обработки сигналов синхронизатор, синтезатор частот, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и n каналов обработки сигналов, каждый из которых содержит последовательно подключенные к выходу дуплексера полосовой фильтр, удвоитель фазы, делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход является первым выходом канала обработки сигналов и подключен к соответствующему входу блока предварительной обработки сигналов, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с соответствующим выходом синтезатора частот, второй узкополосный фильтр и измеритель девиации частоты, выход которого является вторым выходом канала обработки сигналов и подключен к соответствующему входу блока предварительной обработки сигналов, каждый пассивный транспондер выполнен в виде микрополосковой приемопередающей антенны, встречно-штыревого преобразователя и набора отражателей, нанесенных на поверхность пьезокристалла, при этом встречно-штыревой преобразователь состоит из двух гребенчатых систем электродов, связанных между собой двумя шинами, которые соединены с микрополосковой приемопередающей антенной.

Структурная схема предлагаемой системы представлена на фиг. 1. Структурная схема ридера (считывающего устройства) изображена на фиг. 2. Функциональные схемы транспондеров (радиочастотных меток) показаны на фиг. 3.

Система измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения содержит набор измерительных преобразователей (транспондеров) 1.i (i=1, 2, …, n), последовательно связанные ридер 11, блок 2 предварительной обработки сигналов, включающий плату аналого-цифрового преобразователя 3, линию связи - шину 4, устройство согласования сигналов - конвектор 5, пункт контроля, выполненным в виде компьютера 6, и связанные с последним дисплей 7 и устройство 8 звуковой сигнализации. На экран дисплея 7 выведено условное изображение 9 контролируемой конструкции с размещенными на ней цветными метками-индикаторами 10.

Ридер 11 содержит последовательно подключенные к выходу блока 2 предварительной обработки синхронизатор 12, синтезатор 13 частот, дуплексер 14, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 15, и n каналов обработки сигналов, каждый из которых содержит последовательно подключенные к выходу дуплексера 14 полосовой фильтр 16.i, удвоитель 17.i фазы, делитель 18.i фазы на два, первый узкополосный фильтр 19.i и фазовый детектор 20.i, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 16.i, а выход является первым выходом I канала обработки сигналов и подключен к соответствующему входу блока 2 предварительной обработки сигналов. При этом к выходу первого узкополосного фильтра 19.i последовательно подключены перемножитель 21.i, второй вход которого соединен с соответствующим выходом синтезатора 13 частот, второй узкополосный фильтр 22.i и измеритель 23.i девиации частоты, выход которого является вторым выходом II канала обработки сигналов и подключен к соответствующему входу блока 2 предварительной обработки сигналов (i=1, 2, …, n).

Каждый транспондер выполнен в виде микрополосковой приемопередающей антенны 25.i встречно-штыревого преобразователя (ВШП) и набора отражателей 29.i. При этом ВШП состоит из двух гребенчатых систем электродов 26.i, связанных меду собой двумя шинами 27.i и 28.i, которые соединены с микрополосковой приемопередающей антенной 25.i (i=1, 2, …, n).

Предлагаемая система работает следующим образом.

Осуществляют установку транспондеров 1.i (i=1, 2, …, n) в наиболее опасных сечениях конструкции, подверженных наибольшим нагрузкам. Среди них могут быть желзнобетонные и металлические балки, различные вертикальные опоры, плиты перекрытий и т.п. Упомянутые места обычно определяет конструктор здания или инженерно-строительного сооружения.

Резонансная частота ωi каждого транспондера определяется расстоянием между электродами 26.i (i=1, 2, …, n). При этом транспондер находится в свободном (ненапряженном) состоянии. При воздействии нагрузки P резонансная частота ωi увеличивается на величину Δωg, которая называется девиацией частоты (ωi+Δωgi). Это происходит за счет деформации пьезокристалла и уменьшения расстояния между электродами 26.i.

Если происходит растяжение конструкции здания или инженерно-строительного сооружения, то резонансная частота транспондера уменьшается (ωi-Δωgi).

Следовательно, по девиации частоты ±Δωgi можно судить о нагрузках и деформациях конструкции здания или инженерно-строительного сооружения. На экран дисплея 7 выведено условное изображение 9 контролируемой конструкции с размещенными на ней цветными метками-индикаторами 10, соответствующими транспондерам 1.i (i=1, 2, …, n). Работа транспондеров, измеренные девиации частоты Δωgi которых находятся в допустимых пределах, отражается зеленым цветом метки-индикатора 10. Нерабочее состояние транспондера отражается желтым цветом. Для отражения показаний транспондеров, превышающих предельно допустимые значения девиации частоты Δωgi, предусмотрен красный цвет индикатора.

В память компьютера 6 заносят расчетные величины предельно допустимой деформации для каждого контролируемого элемента конструкции здания или инженерно-строительного сооружения, на который устанавливается транспондер, а также сведения о контролируемом элементе и другая необходимая для принятия решения информация.

За зданием (сооружением) устанавливают постоянный надзор на протяжении всего периода эксплуатации. Система находится в постоянном режиме самодиагностики.

Компьютер 6 в соответствии с заданной программой производит периодический опрос транспондеров 1.i (i=1, 2, …, n), для чего на шину 4 выставляется команда, которая принимается блоком 2 предварительной обработки сигналов и запускает синхронизатор 12 ридера 11. Последний запускает синтезатор 13 частот, который формирует гармонические колебания:

Эти колебания через дуплексер 14 поступают в приемопередающую антенну 15, излучаются в эфир и облучают контролируемые элементы конструкции здания или инженерно-строительного сооружения, на которых установлены соответствующие транспондеры 1.i (i=1, 2, …, n). Каждый транспондер настроен на свою определенную частоту.

Гармоническое колебание Ui(t) улавливается приемопередающей микрополосковой антенной 25.i соответствующего транспондера и возбуждает встречно-штыревой преобразователь (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ), состоящий из двух гребенчатых систем электродов 26.i, связанных двумя шинами 27.i и 28.i (i=1, 2, …, n).

В основе работы устройства на ПАВ лежат три физических процесса:

- преобразование входного электрического сигнала в акустическую волну;

- распространение акустической волны по поверхности пьезокристалла (звукопровода) 24.i и ее отражение;

- обратное преобразование ПАВ в сложный электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн).

Следует отметить, что скорость V ПАВ примерно на пять порядков меньше скорости С электромагнитных волн (V<<C). Внутренняя структура сформированного сложного ФМн сигнала определяется структурой ВШП, т.е. порядком расположения электродов, и является идентификационным номером контролируемого элемента конструкции здания или инженерно-строительного сооружения.

Для прямого и обратного преобразования ПАВ используется ВШП, работа которого основана на том, что переменные в пространстве и временно электрические поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов 26.i, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются в кристалле в виде ПАВ. Центральная частота и полоса пропускания ВШП определяются шагом размещения электродов 26.i и их количеством. Изготовление транспондеров осуществляется стандартными методами фотолитографии и травлением тонкой металлической пленки, осажденной на пьезоэлектрическом кристалле. Возможности современной фотолитографии позволяют создавать ВШП, работающие на частотах до 3ГГц. Под воздействием внешней нагрузки P резонансная частота транспондера изменяется в определенных пределах. Это происходит за счет деформации пьезокристалла и уменьшения (увеличения) расстояния между электродами 26.i.

Сформированный транспондером 1.i сложный ФМн сигнал

где ±Δωgi - девиация частоты, обусловленная деформацией контролируемого элемента конструкции здания или инженерно-строительного сооружения под воздействием внешней нагрузки P;

φki(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с внутренней структурой ВШП и являющаяся идентификационным номером Ni контролируемого элемента конструкции здания или инженерно-строительного сооружения, на котором установлен соответствующий транспондер 1.i, излучается микрополосковой приемопередающей антенной 25.i в эфир, улавливается приемопередающей антенной 15 ридера 11 и через дуплексер 14 поступает на вход полосового фильтра 16.i, выделяется им и поступает на информационный вход фазового детектора 22.i и на вход удвоителя 11.i фазы. Частота настройки ωHi полосового фильтра 16.i выбирается равной несущей частоте ωi принимаемого ФМн сигнала (ωHii).

На выходе удвоителя 17.i фазы образуется гармоническое напряжение

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует, так как 2φki(t)={0,2π}. Это напряжение поступает на вход усилителя 18.i фазы на два, на выходе которого образуется гармоническое напряжение.

которое выделяется узкополосным фильтром 19.i, используется в качестве опорного напряжения и подается на опорный вход фазового детектора 22.i. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 22.i образуется низкочастотное напряжение

где

пропорциональное идентификационному номеру Ni контролируемого элемента конструкции здания или инженерно-строительного сооружения.

Это напряжение с первого выхода I i-го канала обработки поступает на соответствующий вход блока 2 предварительной обработки сигналов.

Гармоническое напряжение U3i(t) с выхода узкополосного фильтра 19.i одновременно подается на первый вход перемножителя 21.i, на второй вход которого поступает соответствующее гармоническое напряжение Ui(t) с выхода синтезатора 13 частот. На выходе перемножителя 21.i образуется напряжение

где

которое выделяется узкополосным фильтром 22.i и поступает на вход измерителя 23.i девиации частоты. Последний измеряет девиацию частоты ±Δωgi, по которой можно судить о нагрузке и деформации контролируемого элемента конструкции здания или инженерно-строительного сооружения. Информация об измеренном значении девиации частоты ±Δωgi со второго выхода II i-го канала обработки поступает на соответствующий вход блока 2 предварительной обработки сигналов. Напряжение UHi(t) и девиация частоты ±Δωgi поступают на плату аналого-цифрового преобразователя 3 блока 2 предварительной обработки сигналов, где они преобразуются в цифровую форму и передаются на шину 4. Конвертор 5 осуществляет преобразование полученной информации к виду, пригодному для обработки и анализа в компьютере 6. Компьютер 6 также осуществляет сравнение полученных данных с заранее введенной в память предельной величины. Сравнение может осуществляться, например, путем нахождения разности между упомянутыми величинами.

При превышении полученной с транспондера 1.i информации предельно допустимого значения и при смене знака полученной разницы компьютер 6 выдает сигнал на смену цвета соответствующей метки-индикатора 10 и на звуковое устройство 8, осуществляющее подачу звукового сигнала. Одновременно с этим производится обращение к памяти компьютера 6 и извлечение из нее всей имеющейся информации о том элементе строительной конструкции, на котором произошло превышение. Извлеченная информация выводится на экран дисплея 7.

Дежурный, в рабочей зоне которого расположен дисплей 7, фиксирует сигнал «тревоги». Эксплуатация здания или инженерно-строительного сооружения приостанавливается, производится эвакуация людей и специалисты производят обследование элемента конструкции, с которого поступил тревожный сигнал. После анализа принимается решение о дальнейшей эксплуатации здания или инженерно-строительного сооружения.

Система позволяет предупредить возникновение опасных деформаций в зданиях и инженерно-строительных сооружениях на ранних стадиях и тем самым предотвратить разрушение последних, осуществить своевременную эвакуацию людей и материальных ценностей.

Постоянный контроль - надзор - особенно важен при эксплуатации стратегических объектов и крупных, высотных зданий, преимущественно офисных, а также инженерно-строительных сооружений культурно-досугового характера, т.е. для тех зданий и сооружений, в которых происходит массовое скопление людей, так как в этих случаях особенно необходимо быстрое реагирование на аварийную ситуацию и обеспечение оперативной эвакуации.

Заявляемая многоканальная компьютерная система мониторинга строительных конструкций позволяет круглосуточно автоматически отслеживать состояние контролируемой конструкции и выводить наглядную информацию на пульт дежурного, который может быть расположен в комнате охраны здания, на пункте контроля и управления инженерно-строительного сооружения, а может быть выведен на пульт полиции, МЧС или другой соответствующей организации.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение эффективности измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения. Это достигается за счет снижения энергопотребления и повышения надежности датчиков, в качестве которых используются пассивные транспондеры на поверхностных акустических волнах (ПАВ), связанные дуплексной радиосвязью с ридером (считывающим устройством).

Транспондеры на ПАВ и ридер совместно с устройством для обработки информации (компьютером) образуют систему радиочастотной идентификации, основными преимуществами которой являются:

- малые габариты транспондеров на ПАВ и отсутствие источников питания (батарей, аккумуляторов);

- длительный срок эксплуатации радиочастотных меток (транспондеров);

- отсутствие физического контакта между транспондерами и ридером;

- высокая разрешающая способность и селективность, обусловленная тем, что каждый пассивный транспондер содержит свой идентификационный код (номер) и настроен на определенную резонансную частоту;

- транспондеры и ридер используют дискретную информацию, что способствует технологическому взаимодействию с компьютером (пунктом контроля);

- большой объем информации, который могут нести пассивные транспондеры;

- радиочастотные метки (транспондеры) практически невозможно подделать;

- радиочастотная система может использоваться в агрессивных средах, а пассивные транспондеры могут «читаться» ридером через грязь, краску, пар, воду, пластмассу и древесину.

Наряду с достоинствами радиочастотным меткам (транспондерам) присущи и некоторые недостатки. К ним относятся:

- относительная высокая стоимость;

- взаимные коллизии;

- подверженность помехам в виде электромагнитных полей.

К основным характеристикам системы радиочастотной идентификации можно отнести следующие:

- мощность передатчика ридера (средняя) - не более 100 мВТ;

- частотный диапазон - 400-420 МГЦ (900-920 МГЦ);

- дальность действия - не менее 60 м;

- количество кодовых комбинаций - 232-2128;

- тип используемого сигнала - широкополосный сигнал с фазовой манипуляцией (база сигнала - В=Δfc·Tc=200-500, где Δfc - ширина спектра, Тс - длительность сигнала);

- габариты транспондера - 8×15×5 мм;

- срок службы транспондера - не менее 20 лет;

- потребляемая транспондером мощность - 0 Вт.

Система измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения, содержащая пункт контроля, характеризующийся использованием компьютера, измерительные преобразователи, размещенные в местах диагностирования конструкции, связанный с ними блок предварительной обработки сигналов, включающий плату аналого-цифрового преобразователя, средства связи блока предварительной обработки сигналов с упомянутым компьютером, выполненным с возможностью опроса измерительных преобразователей, приема и регистрации сигналов, содержащих измерительную информацию, и с возможностью сравнения упомянутой информации с заранее внесенными в его память фиксированными величинами, и средства наглядного представления информации, включающие выведенное на экран компьютера условное изображение контролируемой конструкции и цветные метки-индикаторы, размещенные на упомянутом изображении в соответствии с размещением измерительных преобразователей и выполненные с возможностью отражения в реальном времени посредством своего цвета и его изменения исправности соответствующего измерительного преобразователя и результатов сравнения последней принятой с него информации, при этом компьютер выполнен с возможностью одновременного со сменой цвета метки-индикатора вывода на экран дополнительных сведений о типе и исполнении элемента конструкции, на котором размещен соответствующий упомянутой метке-индикатору измерительный преобразователь, отличающаяся тем, что она снабжена ридером, а в качестве измерительных преобразователей использованы пассивные транспондеры на поверхностных акустических волнах, причем ридер содержит последовательно подключенные к выходу блока предварительной обработки сигналов синхронизатор, синтезатор частот, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и n каналов обработки сигналов, каждый из которых содержит последовательно подключенные к выходу дуплексера полосовой фильтр, удвоитель фазы, делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход является первым выходом канала обработки сигналов и подключен к соответствующему входу блока предварительной обработки сигналов, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с соответствующим выходом синтезатора частот, второй узкополосный фильтр и измеритель девиации частоты, выход которого является вторым выходом канала обработки сигналов и подключен к соответствующему входу блока предварительной обработки сигналов, каждый пассивный транспондер выполнен в виде микрополосковой приемопередающей антенны, встречно-штыревого преобразователя и набора отражателей, нанесенных на поверхность пьезокристалла, при этом встречно-штыревой преобразователь состоит из двух гребенчатых систем электродов, связанных между собой двумя шинами, которые соединены с микрополосковой приемопередающей антенной.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к приборостроению, в частности к контрольно-измерительной технике, а именно к автоматическим средствам непрерывного отслеживания состояния конструкций.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: датчик подключают к высокоомной нагрузке RH>500 кОм, измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при нормальной температуре t0, а также температурах t+ и t-, соответствующих верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторной датчиковой аппаратуры с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности.

Изобретение относится к измерительной технике. Датчик подключают к нагрузке Rн>500 кОм, измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал при нормальной температуре t0, а также температурах t+ и t-, соответствующих верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур.

Использование: для определения параметров высокоскоростного движения метательных тел, например измерения перегрузок, скорости соударения, и для исследования параметров динамического деформирования металлических материалов в авиационной и космической технике.

Способ определения напряжений в конструкции без снятия статических нагрузок может быть использован для оценки прочности конструкции и прогнозирования ее несущей способности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций в условиях однородных деформационных полей в процессе прочностных испытаний.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: в выходную диагональ мостовой цепи устанавливают термозависимый технологический резистор Rαт, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторной датчиковой аппаратуры с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: в выходную диагональ мостовой цепи устанавливают термозависимый технологический резистор Rαm, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα.

Заявленные изобретения относятся к контрольно-измерительной технике, а именно к автоматическим средствам непрерывного мониторинга состояния конструкции стартового сооружения в процессе его эксплуатации. Система, реализующая предлагаемый способ, содержащий набор измерительных преобразователей, блок предварительной обработки сигналов, включающий плату аналого-цифрового преобразователя, линию связи - шину, устройство согласования сигналов - конвертер, пункт контроля, выполненный в виде компьютера, и связанные с последним дисплей, устройство звуковой сигнализации, условное изображение контролируемой конструкции с размещенными на ней цветными метками-индикаторами, планово-высотную геодезическую основу стартового сооружения и комплект контроля изменения полей давления температуры на поверхности защитного покрытия стартового сооружения. В качестве планово-высотной геодезической основы стартового сооружения принята сеть глубинных реперов в виде трех «кустов» и одного референтного пункта 14, расположенных равномерно вокруг стартового сооружения на расстоянии 60-80 метров от него, а также систему деформационных марок. Каждый «куст» включает три глубинных репера. В качестве комплекта контроля изменения полей давления и температуры на поверхности защитного покрытия стартового сооружения приняты датчики давления и температуры, размещенные на защитном покрытии стартового сооружения на одной видимой прямой линии. Технический результат заключается в повышении точности измерений и достоверности долговременного контроля конструкции стартового сооружения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к конструкции тензометрического датчика, системе определения его пространственного положения, способу определения его пространственного положения и измерительной системе с использованием тензометрического датчика. Тензометрический датчик (1) содержит подложку (2) для установки элемента (3), подвергаемого обратимому удлинению под действием силы, прикладываемой во время изменения сопротивления указанного элемента (3), и выполненного с возможностью удлинения вдоль измерительной оси указанного датчика. Согласно настоящему изобретению тензометрический датчик (1) содержит, по меньшей мере, один контрастный объект (5, 6), выполненный с возможностью отражения падающего светового пучка и расположенный на датчике (1) в заданном положении по отношению к измерительной оси (4) тензометрического датчика (1) и по отношению к центру тензометрического датчика (1), что обеспечивает возможность определения центра и измерительной оси (4) тензометрического датчика (1) путем обнаружения положения указанного, по меньшей мере, одного контрастного объекта (5, 6), который представляет собой светоотражающий объект. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерению деформаций и может быть использовано при испытаниях изделий из хрупких материалов, например керамических обтекателей. Сущность: датчик измерения перемещения и деформации крепится жестким клеем на сухой поверхности односторонней липкой ленты с жесткой основой, закрепленной на поверхности исследуемой конструкции, при этом площадь липкой ленты выбирают из условия: Fe<<S1⋅τ1≤S2⋅τ2<S2⋅τ3, где Fe - максимальное значение силы реакции упругого элемента датчика измерения перемещения и деформации; S1 - площадь приклеивания датчика измерения перемещения и деформации; τ1 - величина сдвиговых напряжений, при которых наступает нарушение склейки жесткой основы липкой ленты с датчиком измерения перемещения и деформации; τ2 - величина сдвиговых напряжений, при которых наступает нарушение склейки липкой ленты с поверхностью объекта; τ3 - величина предельных сдвиговых напряжений, при которых происходит механическое разрушение поверхности объекта, например влагозащитного покрытия (ВЗП), или сколы на поверхности объекта и др., где τ2<τ3; S2 - площадь приклейки липкой ленты к поверхности объекта. Технический результат: исключение нарушения целостности поверхности объекта и повышение достоверности результатов измерения перемещения и деформации испытуемого объекта при исследовании НДС натурных обтекателей ракет. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Использование: для исследования деформаций и напряжений в конструкциях опасных производственных объектов газо-, нефтехимической промышленности. Сущность: заключается в том, что наносят на поверхность детали хрупкое тензочувствительное пористое покрытие с фреоном, осуществляют отверждение покрытия, нагружение конструкции и определяют зону высвобождения газа фреона из пористого покрытия (лопаются пузырьки), используя газоанализатор, при этом в качестве хрупкого тензочувствительного пористого покрытия используют покрытие, выполненное из смеси, содержащей эпоксидную смолу, отвердитель ПЭП, газ фреон R-22 при следующем соотношении компонентов, мас. %: эпоксидная смола 65-84, отвердитель ПЭП 14-33, газ фреон R-22 2-10. Техническим результатом является обеспечение возможности определения напряжений и деформаций на основе высвобожденного газа при малых и экстремальных деформациях..

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительной деформации. Сущность: тензопреобразователь содержит гибкую диэлектрическую подложку и, по крайней мере, четыре тензорезистора с токоподводящими дорожками, размещенных на одной стороне подложки с образованием сторон, по крайней мере, одного прямоугольника. Тензопреобразователь снабжен защитной гибкой диэлектрической подложкой, приклеиваемой со стороны тензорезисторов к поверхности первой подложки, снабженной с наружной стороны клеевым слоем. Внутри каждого образованного тензорезисторами прямоугольника размещен вдоль, по крайней мере, одной диагонали, по крайней мере, один тензорезистор. Тензорезисторы и токоподводящие дорожки нанесены на подложку методом фотопечати, выполнены с возможностью подключения отдельно каждого тензорезистора к измерительной аппаратуре. На внешней поверхности защитной подложки может быть установлен жидкокристаллический экран, подключенный к измерительной аппаратуре. Технический результат: повышение уровня информативности измерений за счет получения представления о распределении относительной деформации (поле деформации) на значительной площади поверхности нагруженного объекта. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения деформации опор, находящихся под нагрузкой и может быть использовано для измерения и контроля деформации опорных элементов, предназначенных для магистральных газопроводов. Технический результат: повышение чувствительности и точности измерения, повышении эксплуатационной надежности и оперативности передачи данных измерений в том числе в условиях низких температур. Сущность: устройство содержит тензоизмерительные блоки с тензодатчиками, блок питания и аналого-цифровой преобразователь, электронный концентратор, блок ретранслятора. Каждый тензоизмерительный блок дополнительно содержит приемопередатчик, транзисторный ключ, микропроцессор и датчик температуры. Тензодатчики соединены с транзисторным ключом и с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом микропроцессора, выход которого соединен с приемо-передатчиком. Датчик температуры соединен с микропроцессором. Тензоизмерительные блоки установлены друг от друга на расстоянии, обеспечивающем перекрытие зоны действия тензометрических блоков. Блок ретранслятора содержит приемо-передающий модуль, радиомодем, транзисторный ключ, импульсный источник питания, микропроцессор и температурный датчик. Выход приемопередающего модуля соединен с входом микропроцессора, выход которого соединен с радиомодемом. Другой выход микропроцессора соединен с транзисторным ключом, вход которого соединен с источником постоянного тока, а выход соединен с радиомодемом. Выход импульсного источника питания соединен с микропроцессором. Выходной канал радиомодема по радиоканалу соединен с электронным концентратором. 3 ил.

Изобретение относится к гибкому устройству отображения. Технический результат – обеспечение обратной связи с предупреждением о степени изгиба для исключения повреждения гибкого устройства. Гибкое устройство отображения включает в себя датчик, выполненный с возможностью обнаружения изгиба гибкого устройства отображения, средство обеспечения обратной связи, выполненное с возможностью обеспечения обратной связи согласно обнаруженному изгибу, и контроллер, выполненный с возможностью управления средством обеспечения обратной связи для обеспечения обратной связи, когда обнаруженная степень изгиба превышает пороговое значение. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 39 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для весовых измерений в части измерений сигналов с первичных преобразователей силы (тензодатчиков). Аппаратура может применяться в любых отраслях промышленности, требующих прецизионных (0.002% и точнее) измерений массы, силы, момента силы и т.п. Многоканальный измерительный преобразователь сигналов в тензорезисторных мостовых схемах содержит блок генератора синусоидальных сигналов, блоки измерителей по числу каналов. Противофазные сигналы питания тензорезисторной мостовой схемы с выхода блока генератора синусоидальных сигналов через усилители мощности подаются на входы питания каждой тензорезисторной мостовой схемы, в каждом блоке измерителя напряжение со входов питания тензорезисторной мостовой схемы через дополнительные буферные усилители подается на входы опорного индуктивного делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходной диагональю тензорезисторной мостовой схемы, а выход через дифференциальный операционный усилитель соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), режим работы которого задается первым микропроцессором. Вход-выход АЦП соединен с входом-выходом первого микропроцессора, выход которого соединен со входом второго микропроцессора (МП2), осуществляющего цифровое синхронное детектирование, цифровую фильтрацию и расчет коэффициента деления тензорезисторной мостовой схемы, вход-выход второго микропроцессора соединен входом-выходом устройства передачи данных, аналоговый вход МП2 соединен с выходом схемы защиты, входы которой соединены с выходами усилителей мощности, второй выход МП2 соединен с третьим входом схемы защиты, а третий выход МП2 - с третьим входом коммутатора. Тактирующий вход АЦП каждого блока измерителей соединен с выходом блока генератора синусоидальных сигналов, формирующим тактирующие импульсы, а дискретный вход первого микропроцессора каждого блока измерителей соединен с выходом блока генератора синусоидальных сигналов, формирующим сигнал полной фазы напряжения питания тензорезисторных мостовых схем. Технический результат - снижение основной и дополнительных погрешностей измерений. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации. Согласно способу в местах диагностирования контролируемой конструкции размещают датчики, осуществляют опрос датчиков, преобразуют полученную от датчиков информацию и передают ее на пункт контроля, выполненного в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученной информации с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами. Датчики выполняют с возможностью получения от них информации об их пространственном положении. В пункте контроля формируют условное изображение контролируемой конструкции и фиксируют изменения пространственного положения датчиков, по которым определяют и регистрируют отклонения пространственного положения контролируемой конструкции или ее частей. По результатам сравнения этих отклонений с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами, соответствующими их допустимым значениям, судят о состоянии контролируемой конструкции. Условное изображение контролируемой конструкции выполняют в виде расчетной схемы контролируемой конструкции. Фиксацию изменений пространственного положения датчиков, по которым определяют и регистрируют отклонения пространственного положения контролируемой конструкции или ее частей, производят при различных нагружениях контролируемой конструкции. Технический результат заключается в повышении точности контроля. 2 ил.

Использование: для определения перемещений и линейных размеров объектов в нанометровом диапазоне и для калибровки конфокальных микроскопов и оптических интерферометров. Сущность изобретения заключается в том, что эталон для калибровки оптических приборов содержит размещенный на основании элемент из пьезоэлектрического материала с обратным пьезоэффектом с малым гистерезисом с нанесенными на две его противоположные стороны электродами, подключенными к источнику напряжения, и дополнен вторым идентичным элементом из пьезоэлектрического материала с нанесенными на две его противоположные стороны электродами, также подключенными к источнику напряжения, при этом элементы соединены между собой поверхностями с нанесенными электродами с образованием общего центрального электрода и подключены к источнику напряжения так, что внешние электроды полученной сборки заземлены, а элементы выполнены так, что при подаче управляющего напряжения на электроды происходит одновременная однонаправленная относительно основания деформация обоих элементов. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности калибровки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к автоматическим средствам периодического отслеживания состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации. Особенностью заявленной системы является то, что она снабжена ридером, а в качестве измерительных преобразователей использованы пассивные транспондеры на поверхностных акустических волнах, причем ридер содержит последовательно подключенные к выходу блока предварительной обработки сигналов синхронизатор, синтезатор частот, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и n каналов обработки сигналов, каждый из которых содержит последовательно подключенные к выходу дуплексера полосовой фильтр, удвоитель фазы, делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр и фазовый детектор, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с соответствующим выходом синтезатора частот, второй узкополосный фильтр и измеритель девиации частоты. Техническим результатом является повышение эффективности измерений и долговременного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения. 3 ил.

Наверх