УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к устройствам для диагностики металлических решетчатых конструкций, например опор воздушных линий электропередач, на основе определения их динамических характеристик и может быть использована для оперативного определения технического состояния существующих конструкций, а также для оценки качества сооружения новых.
Известно устройство для динамических испытаний зданий и сооружений (патент РФ на изобретение RU №2141635, МПК G01M 7/00, опубл. 30.03.1999). Данное устройство содержит, установленный на объекте, по крайней мере один блок преобразования вибрации в электрический сигнал, последовательно соединенный с регистратором электрического сигнала, выполненным в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя электрического сигнала и цифрового запоминающего устройства, и блок управления запоминающим устройством.
Устройство по патенту РФ №2141635 позволяет определять динамические характеристики диагностируемого объекта и проводить оперативное обследование опор линий электропередач. Однако многолетний опыт эксплуатации данного устройства показывает, что ему присущ целый ряд недостатков.
Основным недостатком данного устройства является недостаточная достоверность измерений, обусловленная невозможностью учета отклонения блока преобразования вибрации в электрический сигнал от осей координат при измерении вибраций (колебаний).
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для оперативного определения динамических характеристик зданий и сооружений (патент РФ на полезную модель №93533, МПК G01M 7/00, опубл. 30.10.2010), содержащий установленный на объекте, по крайней мере, один блок преобразования вибрации в электрический сигнал, последовательно соединенный с регистратором электрического сигнала, выполненным в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя (далее АЦП) электрического сигнала и цифрового запоминающего устройства, и блок управления запоминающим устройством. Устройство также содержит блок управления аналого-цифровым преобразователем электрического сигнала, блок графического отображения данных электрического сигнала, получаемых из аналого-цифрового преобразователя.
Данное устройство позволяет определять динамические характеристики зданий и сооружений, однако не может быть эффективно использовано для оперативного определения технического состояния опор линий электропередач, т.к. не обеспечивает учет отклонения блока преобразования вибрации в электрический сигнал от осей координат при их измерении.
Задача (технический результат) предлагаемой полезной модели заключается в повышении достоверности оценки технического состояния сооружений.
Поставленная задача решается тем, что устройство для оценки технического состояния металлических решетчатых конструкций содержит блок преобразования вибрации в электрический сигнал, соединенный посредством проводного канала связи с аналого-цифровым преобразователем вибрации в электрический сигнал, микропроцессор, соединенный посредством проводного канала связи с аналого-цифровым преобразователем вибрации в электрический сигнал, запоминающее устройство и блок отображения информации, соединенные посредством проводных каналов связи с микропроцессором. Согласно предлагаемой полезной модели устройство дополнительно снабжено устройством ориентации блока преобразования вибрации в электрический сигнал, соединенным посредством проводного канала связи с микропроцессором.
Предлагаемая совокупность признаков заявляемого устройства обеспечивает возможность сравнения с расчетными данными или данными с аналогичных сооружений за счет учета отклонения блока преобразования вибрации в электрический сигнал от вертикального положения или от положения эталонного блока.
В результате регистрируются данные с высокой точностью ориентации датчиков, что повышает точность определения динамических характеристик и сравнения сигналов на однотипных опорах воздушных линий электропередач, а значит, и достоверность результирующей оценки технического состояния объекта.
Предлагаемая полезная модель поясняется представленной на фиг. 1 блок-схемой заявляемого устройства. На фиг. 2 изображен пример графического отображения данных электрического сигнала, зарегистрированного при обследовании металлической решетчатой опоры воздушной линии электропередач башенного типа.
Устройство для оценки технического состояния металлических решетчатых конструкций содержит блок 1 преобразования вибрации в электрический сигнал, соединенный посредством проводного канала связи с аналого-цифровым преобразователем 2 вибрации в электрический сигнал, микропроцессор 3, соединенный посредством проводного канала связи с аналого-цифровым преобразователем 2 вибрации в электрический сигнал, запоминающее устройство 4 и блок отображения информации 5, соединенные посредством проводных каналов связи с микропроцессором 3. Дополнительно устройство снабжено устройством 6 ориентации блока 1 преобразования вибрации в электрический сигнал, соединенным посредством проводного канала связи с микропроцессором 3.
Предлагаемое устройство работает следующим образом (см. фиг. 1).
На испытуемом объекте 7 устанавливают блок 1 преобразования вибрации в электрический сигнал и устройство 6 ориентации блока 1, например, с помощью магнитов. В запоминающее устройство 4 вводят расчетные данные или данные об аналогичном по конструкции объекте, принятом в качестве эталона. Под действием ветровой и/или техногенной и/или сейсмической нагрузки в испытуемом объекте возбуждаются колебания, которые регистрирует блок 1 преобразования вибрации в электрический сигнал. Устройство 6 ориентации определяет угол отклонения блока 1 от вертикального положения или от положения эталонного блока. Аналогово-цифровой преобразователь 2 обрабатывает сигналы, поступающие с блока 1 преобразования вибрации в электрический сигнал, и передает их в микропроцессор 3.
В микропроцессор 3 поступает сигнал от устройства 6 ориентации. Микропроцессор 3 обрабатывает сигнал, полученный от аналогово-цифрового преобразователя 2, рассчитывает поправку на угол отклонения блока 1 от вертикального или эталонного, анализирует расчетные данные или данные об аналогичном объекте, принятом в качестве эталона, хранящиеся в запоминающем устройстве 4, после обработки выводит данные о техническом состоянии конструкции и расчетные или эталонные данные на блок 5 графического отображения информации и на запоминающее устройство 4. Оператор сравнивает полученные данные об испытуемой конструкции с расчетными или эталонными данными и делает вывод о техническом состоянии конструкции.
Для осуществления полезной модели используется проверенный физический принцип измерения ускорений с помощью акселерометров (см. например, патент RU 2411478). Устройство ориентации может быть выполнено в виде инклинометров или уровней. Блок преобразования вибрации в электрический сигнал может быть выполнен в виде вибродатчиков-акселерометров. Все комплектующие предлагаемого устройства широко известны. Микропроцессор, АЦП, вибродатчики-акселерометры, уровни, инклинометры, запоминающее устройство могут быть установлены, например, с техническими характеристиками, описанными в источнике (Описание типа средств измерений р/н №38532-08 к комплексам измерительным многофункциональным Тензор МС). На российском рынке данные комплектующие представлены, например, по ссылке https://zetlab.com/ или http://www.ni.com/ru-ru.html. Для обработки полученных амплитудно-временных массивов данных в амплитудно-частотные возможно использовать любые программно-математические пакеты с реализацией функций преобразований Фурье, например, (https://matlab.ru/).
Полезная модель строится на использовании известных технических устройств в новом функциональном сочетании.
Связи между элементами программно-аппаратного комплекса выполнены проводными линиями связи посредством шин передачи данных, шин управления и шин питания.
Заявляемая полезная модель промышленно применима, а заявленная совокупность отличительных признаков обладает новой устойчивой взаимосвязью функциональных блоков, что позволяет решить заявленную техническую задачу с заявленным техническим результатом.