24 25 СТРОИТЕЛИ 4'2021 СТРОИТЕЛИ 4'2021 груб строеж Р Е К Л А М А Това се дължи на използването на специален елемент за датчиците, който генерира електрически заряд при деформиране. Такъв е например оловният цирконаттитанат PZL (Plumbum Zirconate-Titanate) - пиезоелектричен керамичен материал с кристална структура. Този вид акселерометри са с висока чувствителност и точност. Изходният сигнал обикновено се усилва. Използват се за прецизни сеизмични изследвания, при краш-тестове и дори при разрушителни изпитвания. Именно уредите оттози вид са залегнали в системите за мониторинг на отговорни инженерни съоръжения. Уредът може да е електромеханичен, триаксиален, конструиран като пакет сензори и проектиран за наблюдение на земетресения и явления, изискващи високочувствителни и здрави сензори, но поддръжката да е минимална, а периодичното тестване да се извършва по прост и лесен метод. Масата на движещата се бобина с окачване подобрява съотношението сигнал/шум. Магнитната система и капацитивните датчици за положение осигуряват симетрични контроли за точното електронно центриране на масата. В покой механизмът е в равновесие и не се генерира електрическа мощност. Ако възникне движение в земната в някоя от другите посоки, ще бъдат отчетени съответните стойности. Подразбира се, че ако ускорението е в посоката, в която е насочен сензорът, то ще бъде отчетено с положителна стойност, и обратно - ще има отрицателна стойност, ако е действало в противоположната посока. Тези положения при измерване на ускорението се използват от алгоритмите на системите, основани на работата на акселерометрите. Видове акселерометри Има три основни вида електромеханични акселерометри - капацитивни, пиезорезистивни и пиезоелектрични. Може би трябва да добавим и микроелектромеханични. Тук няма да се спираме на други разновидности, макар че има такива. Капацитивните, при които се закрепва тежест върху единия край на пружини, са най-евтините и най-малките. Другият край на пружините се прикрепва към кондензатор, тип "гребен". Когато възникне наблюдаваното явление и датчикът го регистрира, тежестта се движи върху пружините, разстоянието между масата и кондензатора се променя и това влияе на промяната на капацитета. Този вид акселерометри се използват предимно в потребителската електроника. Пиезорезистивните са оборудвани с пиезорезистивен материал, който се деформира под въздействието на външна сила и предизвиква промяна в съпротивлението. Приемник, интегриран с акселерометъра, преобразува тази промяна в електрически сигнал. Този вид уреди имат широк честотен диапазон, но ниска чувствителност. Те могат да регистрират вибрации с големи амплитуди и честоти, затова са много използвани при краш-тестове. Пиезоелектричните акселерометри генерират електрически заряд при механично натоварване и са едни от най-използваните за измерване нивото на вибрации. При ускорение те генерират електрическо напрежение, но без да променят съпротивлението си. надежден инструмент за характеризиране на динамичното поведение на големи конструкции, подложени на натоварвания от околната среда. Данните от софтуера за запис и анализ се подават в комуникационния център. Записаната информация се обновява и показва на монитор от софтуер за визуализация, за да се следи от оператора. Задължително е осигуряването на всички системи да става през уред за непрекъсваемо захранване - UPS, който се избира според конкретните необходими мощности. Няколко думи за акселерометрите Тези "датчици" могат да измерват ускорение в една, две или три равнини. Най-често използвани са триосовите апарати, състоящи се от три едноосови, всеки един от които измерва ускорението в три различни направления - Х, Y и Z. Ако върху акселерометъра не действа външно ускорение, датчикът ще измерва само гравитационното ускорение. Ако приемем, че датчикът по оста Z е насочен надолу, уредът ще покаже нулеви стойности по X и Y, и понеже мерната единица е g, показаната стойност по Z ще бъде 1[g]. Аналогично, при отклонение Терминът "акселерометър" дава първоначалната представа - това е уред, който измерва ускорение. Идеята за използване на акселерометъра е проста - той може да осигури данни за определяне на движението и вибрациите на конструкция, която е подложена на динамични въздействия. Така се осъществява контрол на показателите, свързани с надеждността на сградата или съоръжението, за да се предотвратят ситуации, при които стойностите на регистрираните параметри превишават граничните. Използването на акселерометри налага създаване на цялостна система. Тя включва, най-общо казано, определен брой акселерометри, комуникационен център и софтуер за запис и анализ на данните. Системата може да използва три акселерометъра, всеки от които е комплект от сензор, рекордер, защита от пренапрежение и оптична връзка, които са взаимно свързани в мрежа, или три акселерометъра в общ блок, окомплектован по същия начин. И при двата подхода е необходимо наличието на GPS антена за синхронизация - интеграцията на GPS и акселерометър може да се използва като РАЗРУШАВАНЕ БЕЗ ГРАНИЦИ! Значимостта на големите строителни конструкции прави наблюдението, анализа и оценката на състоянието им изключително важни. Стабилността на такива структури се разглежда в зависимост от последствията от евентуалното им компрометиране, засягащи човешкия живот, поддържане на комуникациите и икономическите загуби. Колкото по-рано се установят наличия и дори предпоставки за възникване на смущаващи фактори, толкова по-подходящи мерки за решение могат да бъдат приложени. Високите сгради изискват обстоен и непрекъснат мониторинг. Чрез използване на структурен мониторинг на експлоатационната пригодност се намаляват инспекциите и експлоатационните разходи, като същевременно се осигуряват информация и защита в реално време. Създаването на системи за проследяване на състоянието на значимите инженерни съоръжения има дълга история, а тук ще разкажем за безценната помощ на акселерометъра в това начинание. текст инж. дарина янева Акселерометрите в мониторинга на големи строителни конструкции
RkJQdWJsaXNoZXIy MTEyMTYwMw==