Средства измерений
Рассматривая возможность создания систем мониторинга инженерно-технических конструкций, мы, исходя из соображений габаритно-весовых характеристик, энергопотребления и стоимости аппаратуры, ориентировались на средства первичных измерений линейных ускорений, построенные на основе микромеханических акселерометров.
В целях экспериментальной апробации алгоритмов технологического процесса мониторинга на начальном этапе нами были использованы приборы, получившие условное наименование «блок инерциальный микромеханический» (БИМ-003, разработчик – Ю.Ф. Титов, 2004 г.). Среднеквадратическое отклонение ошибок первичных измерений проекций линейного ускорения на три ортогональные оси прибором БИМ-003 нами было достоверно оценено на уровне 0,01 м/с2. Оценка проводилась при помощи пакета прикладных программ, представленного в разделе «Математическое и программное обеспечение обработки и анализа результатов испытаний технических систем» подраздел «Первичная обработка зарегистрированных измерений параметров состояния технических систем». Данный уровень соответствует точности измерений, обеспечиваемой всеми известными в настоящее время на рынке отечественными и зарубежными приборами такого типа.
Было установлено экспериментально, что данный уровень точности не является достаточным для решения задачи мониторинга состояния инженерно-технических конструкций зданий и сооружений под влиянием исключительно естественных нагрузок (без динамического нагружения конструкции). В этой связи нами были проведены расчёты относительно требований по точности первичных датчиков-акселерометров, применяемых в составе автоматизированных систем мониторинга. По нашим априорным оценкам, среднеквадратическое отклонение ошибок первичных измерений линейного ускорения должно быть не хуже 0,005 м/с2.
Подходящего уровня точности измерений (СКО - 0,002 м/с2) удалось достичь при помощи прибора «пространственный измеритель колебаний и наклонов» (ПИКИН-203, разработчик – Ю.Ф. Титов, 2011 г.). Для повышения точности измерений практически на порядок конструкторским коллективом был реализован ряд авторских схемотехнических и программно-алгоритмических решений, до этого не применявшихся при создании приборов такого типа.
Других датчиков на основе микромеханических акселерометров, позволяющих измерить проекции линейного ускорения на три ортогональные оси с такой точностью, на современном рынке нам не встречалось.
Данный состав измеряемых параметров является достаточным для экспериментальной оценки с использованием математической обработки (посредством алгоритмов, описанных в разделе «Информационное, математическое и программное обеспечение мониторинга инженерно-технических конструкций» подраздел «Математическое и программное обеспечение») текущих значений параметров инженерно-технической конструкции согласно Приложения Д ГОСТ Р 53778-2010. При этом по результатам математической обработки в единичном эксперименте обеспечиваются следующие значения среднеквадратических отклонений оцениваемых величин:
- периодов основного тона собственных колебаний вдоль большой, малой и вертикальных осей – не хуже 2% оцениваемой величины;
-
логарифмических декрементов основного тона собственных колебаний вдоль большой, малой и вертикальных осей – не хуже 30% оцениваемой величины;
крена здания вдоль большой и малой осей – не хуже 20 угл. сек.
Достигнутый уровень точности позволяет построить доверительные интервалы приемлемой ширины для указанных характеристик с целью принятия достоверного решения о состоянии инженерно-технических конструкций (конструктивных элементов) зданий.
Технические характеристики прибора
Диапазон измерения ускорений по каждому из трех направлений, м/с2 | ± 0,8547 |
Погрешность измерения ускорений, не более м/с2 | 0,002 |
Максимальная частота съема показаний, Гц | 50 |
Интерфейс для передачи данных | RS-485 |
Режим работы | круглосуточно, непрерывно |
Напряжение электропитания, В | 48 ± 20 |
Токопотребление в стационарном режиме, не более, мА | 50 |
Работоспособность и точностные характеристики сохраняются в условиях: | |
температура окружающей среды | от -40оС до +40оС |
влажность окружающего воздуха | от 15 до 95% |
изменение атмосферного давления | от 680 до 820 мм рт. ст. |
Ресурс работы, тыс. часов | 90,0 |
Габариты, мм | 114х64х30 |
Масса прибора, кг | 0,3 |
В случае Вашей заинтересованности мы предоставим по запросу Руководство по эксплуатации с подробным описанием протокола обмена данными и схемой подключения прибора. При этом считаем необходимым напомнить о единстве технологической цепочки «объект испытаний – средство измерений – потребитель результатов математической обработки и анализа измерительной информации».