Устройство обследования состояния конструкции



Устройство обследования состояния конструкции
Устройство обследования состояния конструкции
G01N29/00 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2636789:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "КнАГТУ") (RU)

Использование: для неразрушающего контроля несущих металлических конструкций зданий и сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что устройство комплексной безопасности эксплуатации конструкций, выполненное с возможностью крепления к металлической конструкции, включает пьезоэлектрические датчики, усилители аналогового сигнала, устройство приема-передачи, подключенное к компьютеру, видеокамеры, подключенные к компьютеру, панель оператора со звуковым и световым сопровождением, при этом устройство дополнительно содержит датчик температуры, акселерометры, находящиеся внутри корпуса и подключенные через усилители аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь к компьютеру, причем пьезоэлектрические датчики и акселерометры, находящиеся внутри корпуса, соединены с усилителями аналоговых сигналов и аналого-цифровым преобразователем, а видеокамера, установленная в корпусе устройства, - через аналого-цифровой преобразователь с компьютером. Технический результат: повышение качества прогнозирования предельного состояния металлических конструкций зданий, а также расширение возможностей системы для диагностирования безопасной работоспособности металлических конструкций. 1 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля несущих металлических конструкций зданий и сооружений, позволяет определять предельное состояние конструкции по изменению структуры материала, предельным деформациям и автоколебаниям конструкции.

Принята известная за прототип система комплексной безопасности эксплуатации конструкций зданий и сооружений (патент РФ на изобретение №125709, заявлен 13.07.2012). Многоканальное акустико-эмиссионное устройство с видеонаблюдением для диагностики металлических конструкций позволяет проводить регистрацию и оценку параметров, сигналов акустической эмиссии, оцифровку акустических сигналов, фильтрацию помех, вычисление спектральных характеристик акустических сигналов, их предварительную обработку.

Преимуществом устройства является то, что оно позволяет одновременно проводить видеонаблюдение деформаций, следить за состоянием микроструктуры материала конструкции. Недостатком устройства является то, что оно не позволяет регистрировать виброколебания конструкции, а также температуру среды.

Задачей изобретения является определение предельного состояния конструкции по изменению структуры материала как на основе получения и обработки сигналов акустической эмиссии, так и видеонаблюдения за состоянием элементов конструкций здания или сооружения, а также проводить измерения автоколебаний, для определения момента вхождения конструкции в резонанс, с учетом температуры конструкции либо среды.

Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении качества прогнозирования предельного состояния и расширении возможностей системы для диагностирования безопасной работоспособности металлических конструкции.

Технический результат достигается тем, что в систему комплексной безопасности эксплуатации конструкций зданий и сооружений, содержащей пьезоэлектрические датчики, усилители аналогового сигнала, видеокамеры, устройство приема-передачи, экранированный компьютер, дополнительно включены акселерометры, усилители аналогового сигнала, устройство приема-передачи, подключенное к экранированному компьютеру, находящемуся внутри корпуса, датчик температуры.

Ограничительные признаки полезной модели: пьезоэлектрические датчики, расположенные внутри корпуса, усилители аналогового сигнала и устройство приема-передачи, подключенные к компьютеру, видеокамера, подключенная через расположенный внутри корпуса аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подключенная к экранированному компьютеру. Отличительные признаки полезной модели: акселерометры и подключенные через расположенные внутри корпуса усилители аналогового сигнала и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) к компьютеру, расположенному внутри корпуса, датчик температуры.

Схема устройства показана на чертеже, где обозначено:

1 - пьезоэлектрические датчики;

2 - усилитель аналогового сигнала;

3 - устройство приема-передачи;

4 - компьютер (переносной) ПЭВМ;

5 - программное обеспечение (ПО);

6 - панель оператора;

7 - видеокамера;

8 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

9 - программное обеспечение (ПО);

10 - акселерометр;

11 - усилитель аналогового сигнала;

12 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

13 - программное обеспечение (ПО);

14 - внешний корпус;

15 - датчик температуры.

Устройство работает следующим образом. Устройство комплексной безопасности эксплуатации конструкций закрепляется на исследуемой металлической конструкции. Пьезоэлектрические датчики 1 регистрируют сигналы акустической эмиссии, возникающие в материале конструкции. Данные через усилители аналоговых сигналов 2 поступают на устройство приема-передачи 3. Затем информация обрабатывается в компьютере 4, где с помощью программного обеспечения 5 происходит анализ данных. Видеокамера 7, расположенная в корпусе, подключена через АЦП 8 к компьютеру 4, где с помощью программного обеспечения 9 обрабатываются видеоизображения элементов конструкции. Акселерометры 10, расположенные внутри корпуса, считывают частоту и амплитуду колебаний конструкции. Далее данные после усилителей аналоговых сигналов 11 отправляются на устройство АЦП 12. Датчик температуры 15 регистрирует температуру среды. Затем информация поступает в компьютер 4, где с помощью программного обеспечения 13 происходит анализ данных.

Пьезоэлектрические датчики 1, видеокамера 7, акселераторы 10, датчик температуры 15 являются внутренними частями устройства, располагаются внутри корпуса 14. Устройство содержит панель оператора со звуковым и световым сопровождением 6, находящуюся на корпусе.

При вхождении конструкции в резонанс происходит вывод аналоговых сигналов проблемной зоны на панель оператора, что, в свою очередь, дает возможность дополнительно регистрировать автоколебания конструкции и по частоте, и амплитуде, контролировать их величину по отношению к расчетному, резонансному значению колебаний. В случае возникновения критического состояния в структуре материала происходит вывод сигнала на панель 6 оператора со звуковым и световым сопровождением для принятия решения об осмотре конструкции или эвакуации.

Постоянные циклические воздействия на материал вызывают перестроение внутренней структуры материала, что является источником акустической эмиссии. Зная закономерности изменения параметров акустической эмиссии, с учетом температуры среды можно прогнозировать наступление предельного состоянии и разрушение конструкции.

Виброконтроль позволяет отслеживать геометрические изменения конструкции и предотвращать наступление предельного состояния строительных конструкций.

При возникновении подобной ситуации данное устройство позволит своевременно среагировать на возникшую чрезвычайную ситуацию.

Устройство комплексной безопасности эксплуатации конструкций, выполненные с возможностью крепления к металлической конструкции, включающее пьезоэлектрические датчики, усилители аналогового сигнала, устройство приема-передачи, подключенное к компьютеру, видеокамеры, подключенные к компьютеру, панель оператора со звуковым и световым сопровождением, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик температуры, акселерометры, находящиеся внутри корпуса и подключенные через усилители аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь к компьютеру, при этом пьезоэлектрические датчики и акселерометры, находящиеся внутри корпуса, соединены с усилителями аналоговых сигналов и аналого-цифровым преобразователем, а видеокамера, установленная в корпусе устройства, через аналого-цифровой преобразователь - с компьютером.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области биохимии. Предложено биосенсорное устройство для обнаружения биологических микро- и нанообъектов, таких как бактерии и вирусы.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для калибровки сейсмографов, и в частности для определения их амплитудно-частотных характеристик и увеличения.

Использование: для дефектоскопии магистральных газопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что автоматизированная установка ультразвукового контроля содержит блок перемещения, акустический блок, электронный блок, блок питания и баки контактной жидкости.

Использование: для определения толщины слоя бетона, пропитанного жидкостью в бетонных и железобетонных конструкциях сооружений при одностороннем доступе к контролируемой конструкции.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического обнаружения концентрации технологического материала. Предложено устройство и способ для того, чтобы автоматически переключать матрицы в измерителе для определения концентрации продукта неизвестного материала, который может представлять собой очищающий материал или применяемый материал.

Использование: для неразрушающего контроля деталей и конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ), а именно клеевых соединений монолитных листов из ПКМ.

Группа изобретений относится к медицине и предназначена для неинвазивного мониторинга свойств биологической ткани. Последовательно проводят следующие этапы: сбора данных импеданса и вспомогательных данных от участка тела пользователя; предварительной обработки полученных данных, причем предварительная обработка заключается в фильтрации полученных данных и удалении артефактов из полученных данных импеданса путем обнаружения не относящихся к пище физиологических факторов на основе вспомогательных данных; восстановления динамики кривой глюкозы путем применения обученного алгоритма машинного обучения, оценивания гликемического индекса из динамики кривой глюкозы, предоставления пользователю результатов оценки и автоматического мониторинга привычек питания на основе упомянутых результатов оценки для определенного периода времени.

Изобретение используется для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитного материала. Сущность заключается в том, что электромагнитно-акустический преобразователь содержит магнитную систему в виде постоянного магнита и три плоские катушки, электрически изолированные друг от друга и расположенные под магнитом одна под другой, при этом постоянный магнит выполнен в виде сплошного цилиндра при отношении его диаметра к высоте один к трем, а витки одной плоской катушки направлены под углом сто двадцать градусов к виткам двух других катушек, а диаметр окружности, описывающей витки каждой катушки, равен диаметру постоянного магнита.

Использование: для проверки работоспособности внутритрубных инспекционных приборов на испытательном трубопроводном полигоне. Сущность изобретения заключается в том, что используют катушки трубных секций с естественными дефектами с действующих трубопроводов и катушки трубных секций с нанесенными на них искусственными дефектами.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам акустического качества образцов звукопоглощающих конструкций. Способ измерения коэффициента отражения звукопоглощающей конструкции включает прием зондирующего и отраженного сигналов при помощи однонаправленного приемника из двух приемных элементов, изменение направления чувствительности которого осуществляется переключением последовательности приемных элементов, расположенных в гидроакустическом бассейне на оси перпендикулярной поверхности образца звукопоглощающей конструкции, и определение отношения уровней принятых сигналов.

Использование: для неразрушающего контроля объектов с помощью ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что сканируют ультразвуковым пучком контрольную деталь, имеющую геометрическую форму, идентичную с контролируемым объектом, и измеряют амплитуду, прошедшую через деталь, чтобы на ее основании вывести картографию, при этом ультразвуковой пучок усиливают с контрольным коэффициентом усиления, определяют поправки к коэффициенту усиления для коррекции контрольного коэффициента усиления в точках сканирования контрольной детали таким образом, чтобы получить постоянную для всех точек картографии амплитуду ультразвукового пучка, прошедшего через деталь, осуществляют сканирование и измерение амплитуды на контролируемом объекте, при этом коэффициент усиления, применяемый в различных точках сканирования, соответствует контрольному коэффициенту усиления, скорректированному с помощью указанных поправок. Технический результат: обеспечение возможности контроля объекта, позволяющего пренебречь сложностью геометрической формы контролируемого объекта, и обеспечение возможности идентифицировать дефекты в структуре контролируемого объекта независимо от толщины объекта. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Предложены способ и устройство испытания испытуемого объекта (204). Способ испытания прочности соединений композитного объекта (204) включает: генерирование волны (228) напряжения в текучей среде (306) в полости (302) в конструкции (300) генератора волн; направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204) и задание определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн. Устройство для испытания прочности соединений композитного объекта (204) содержит: источник (304) энергии и конструкцию (300) генератора волн, имеющую полость (302), выполненную с возможностью удержания текучей среды (306), причем источник энергии (304) выполнен с возможностью генерирования волны (228) напряжения, которая проходит через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204), причем конструкция (300) генератора волн выполнена с возможностью задания определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн. Технический результат – уменьшение габаритов устройства, возможность испытания объектов больших размеров и сложных форм. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. В способе использования данных о вибрациях для определения состояния устройства управления собирают первые данные о вибрациях от первого датчика, связанного с устройством управления технологическим процессом, во время калибровки; рассчитывают эксплуатационный порог устройства управления на основании первых данных о вибрациях; собирают данные об эксплуатации относительно устройства управления. Данные об эксплуатации указывают на ресурс, связанный с устройством управления. Обновляют эксплуатационный порог на основании указанных данных об эксплуатации. Обновленный эксплуатационный порог указывает на уменьшенный оставшийся ресурс, связанный с устройством управления. Собирают вторые данные о вибрациях от первого датчика после калибровки цепи вибрационного мониторинга и определяют состояние устройства управления технологическим процессом, если вторые данные о вибрациях превышают обновленный эксплуатационный порог. Улучшаются эксплуатационные качества устройства управления. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для определения параметров деталей, изготовленных из композитного материала. Сущность изобретения заключается в том, что определяют характеристики продольной ультразвуковой волны, проходящей по пути внутри детали, при этом измеряют время прохождения продольной ультразвуковой волны, пропускаемой деталью, и измеряют время прохождения прошедшей волны путем наблюдения начала волны. Технический результат: обеспечение возможности быстро и достоверно определять параметры деталей, изготовленных из композитного материала. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к акустике. Способ измерения скорости распространения головной ультразвуковой волны предполагает возбуждение и прием прошедших по изделию ультразвуковых импульсов, оцифровку импульсов, запись в компьютер и определение временных интервалов между этими импульсами. Головную акустическую волну возбуждают лазерным излучением, формируют лазерное пятно и соответствующий ему возбуждаемый акустический пучок, сформированный акустический пучок из генератора направляют под углом β, близким к первому критическому, через звукопровод к поверхности изделия, а затем принимают под углом - β двумя звукопроводами, разнесенными между собой и генератором на расстояние L. Звукопроводы выполняют в виде призм, изготовленных из синтетического полимера метилметакрилата. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит генератор лазерных импульсов, оптико-акустический преобразователь, изделие, точки съема ультразвуковых импульсов первого и второго пьезоприемника, первый блок АЦП, компьютер, второй блок АЦП, тонкий иммерсионный слой контактной жидкости, звукопроводы. Технический результат - повышение разрешающей способности и точности измерения изменения скорости распространения головной ультразвуковой волны. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля вращающихся элементов авиационного двигателя. Объектами изобретения являются система и способ обнаружения дефектов на объекте, содержащий этапы, на которых: формируют изображение (13), характеризующее указанный объект (11), на основании сигналов (9), связанных с объектом, разбивают указанное изображение на участки (15) в соответствии с самоадаптирующимися разрешениями и вычисляют расхождения между различными участками для обнаружения аномального участка, указывающего на возможность повреждения. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что присвоение значения 0 или 1 каждому элементу матрицы осуществляется по вероятностному закону, заданному индивидуально для каждого элемента, отличается тем, что вероятность присвоения значения принимается такой, чтобы при соединении центров излучающих и приемных элементов АР геометрическими лучами, в соответствии с выбранным способом контроля и с учетом известных законов прохождения и отражения, проходящими через поверхности объекта контроля и, возможно, отражающимися от поверхностей контроля и проходящими через возможный дефект или отражающимися от возможного дефекта в месте возможного положения дефекта, обеспечить заданное распределение геометрических лучей по коридорам между лучами от излучающих элементов к приемным элементам АР с одинаковыми номерами. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения количества снимаемых при контроле данных без существенных потерь качества получающегося изображения по сравнению с полным набором данных. 6 ил.

Использование: для определения структуры дисперсных сред. Сущность изобретения заключается в том, что заполняют сосуд дисперсной средой, которую облучают продольной ультразвуковой волной с частотой, при которой длина волны λ больше размеров частиц R, фиксируют величину импульса А0, прошедшего через дисперсную фазу (жидкость без частиц), затем вносят частицы, фиксируют величину амплитуды Аn импульсов, прошедших расстояние L через исследуемую систему и времена tn, определяют разность А0-Аn величин импульсов в разные моменты времени tn и на основе массива А0-Аn/А0 судят о структуре дисперсной системы. Технический результат: повышение оперативности определения структуры дисперсных сред, достоверности проведения измерений и обеспечение возможности контроля широкого класса дисперсных систем. 4 табл., 6 ил.
Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий и может быть использовано для экспериментальной отработки технологии ускорения осаждения пыли в марсианской атмосфере. Способ исследования акустической коагуляции в газовой среде, при котором в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению, создают взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли. На полученную взвесь воздействуют инфразвуком, при этом выполняют микровзрывы, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот. Технический результат - ускорение процесса оседания марсианской пыли в условиях атмосферы у поверхности Марса.

Использование: для определения вклада пластической деформации в величину акустической анизотропии при измерении в деталях машин и элементах конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют ультразвуковое измерение акустической анизотропии, позволяющее определить величину вклада пластической деформации в величину акустической анизотропии путем сравнения значений акустической анизотропии, измеренной в контрольной точке детали или элемента до и после шлифования его поверхности на глубину не менее половины характерного размера зерна металла, при этом, циклы шлифования и последующего измерения акустической анизотропии на шлифованной поверхности в контрольной точке продолжают до тех пор, пока относительная разница значений акустической анизотропии в двух соседних циклах не составит значение, не превышающее 10%. Технический результат: обеспечение возможности оценить степень поврежденности конструкций в процессе эксплуатации без механической разгрузки конструкций с высокой степенью достоверности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Использование: для неразрушающего контроля несущих металлических конструкций зданий и сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что устройство комплексной безопасности эксплуатации конструкций, выполненное с возможностью крепления к металлической конструкции, включает пьезоэлектрические датчики, усилители аналогового сигнала, устройство приема-передачи, подключенное к компьютеру, видеокамеры, подключенные к компьютеру, панель оператора со звуковым и световым сопровождением, при этом устройство дополнительно содержит датчик температуры, акселерометры, находящиеся внутри корпуса и подключенные через усилители аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь к компьютеру, причем пьезоэлектрические датчики и акселерометры, находящиеся внутри корпуса, соединены с усилителями аналоговых сигналов и аналого-цифровым преобразователем, а видеокамера, установленная в корпусе устройства, - через аналого-цифровой преобразователь с компьютером. Технический результат: повышение качества прогнозирования предельного состояния металлических конструкций зданий, а также расширение возможностей системы для диагностирования безопасной работоспособности металлических конструкций. 1 ил.

Наверх