УСТРОЙСТВО ОБСЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2017 года по МПК G01N29/00 

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.

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.

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.