×
12.08.2019
219.017.bf15

Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Предлагаемая система относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована при стопорении резьбовых соединений (болтов, шпилек), а также для дистанционного измерения усилий и температуры в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций, от состояния которых в значительной степени зависит вероятность аварийной ситуации на строительных сооружениях, имеющих важное стратегическое значение. Заявленная система содержит резьбовое соединение, считыватель и пункт контроля. Резьбовое соединение содержит гайку 1, резьбовый стержень 2, стопорный элемент 3, плоскую шайбу 4, шайбу с вуртом 5, соединяемую деталь 6, отверстие 7, боковые стенки 8, силоизмерительную шайбу 9. Силоизмерительная шайба 9 содержит приемопередающие антенны 10 и 11, разъемы 12 и 13, сквозные отверстия 14 и 15, высокочастотные кабели 16 и 17, шпоночную выточку 18, изолирующий защитный материал 19, резонаторы 20 и 21 на ПАВ, соединительный слой 22 и мягкий эластичный клей 23. Каждый резонатор 20 (21) на ПАВ содержит пьезокристалл 24 (25), электроды 26 (27), шины 28 (29) и 30 (31), набор отражателей 32 (33). Второй резонатор 21 содержит мембрану 34. Считыватель содержит задающий генератор 35, первый 36, второй 41 и третий 65 усилители мощности, дуплексер 37, приемопередающую антенну 38, первый 39, второй 46, третий 47, четвертый 54, и пятый 55 перемножители, первый 40, второй 48, третий 49 и четвертый 57 узкополостные фильтры, первый 42 и второй 43 усилители высокой частоты, первый 44 и второй 45 фазовые детекторы, первый 50 и второй 51 фазометры, блок 52 регистрации, демодулятор 53 ФМН-сигналов, блок 58 памяти, блок 59 сравнения, первый 60 и второй 62 аналого-цифровые преобразователи, линию задержки 61, сумматор 63 и фазовый манипулятор 64. Пункт контроля содержит компьютер 66, задающий генератор 67, фазовый манипулятор 68, усилитель 69 мощности, дуплексер 70, приемопередающую антенну 71, усилитель 72 высокой частоты, демодулятор 73 ФМН-сигналов, первый 74 и второй 75 перемножители, фильтр 76 нижних частот и узкополостной фильтр 77. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства путем дистанционного измерения усилий и температуры в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций с использованием пункта контроля дуплексной радиосвязи и сложных сигналов с фазовой манипуляцией. 8 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемая система относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована при стопорении резьбовых соединений (болтов, шпилек), а также для дистанционного измерения усилий и температуры в различные резьбовые соединения строительных элементов и конструкций, от состояния которых в значительной степени зависит вероятность аварийной ситуации на строительных сооружениях, имеющих важное стратегическое значение.

Известны системы и устройства контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций (авт. свид. СССР №№627.557, 720.215, 860.281, 1.062.512, 1.159.153, 1.164.562, 1.193.454, 1.261.692, 1.415.048, 1.456.765, 1.481.589, 1.649.314, 1.682.264, 1.840.602; патенты РФ №№2.008.534, 2.014.579, 2.036.446, 2.082.121, 2.119.648, 2.123.672, 2.130.593, 2.247.954, 2.410.655: патенты США №№2.866.059, 3.216.475, 3.827.514, 4.107.985: патент ФРГ №2.900.614; патенты ЕР №№0.401.133, 0.927.869 и другие)

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемой системе является «Силоизмерительное устройство» (патент РФ №2.410.655, G01L 1/00, 2010), которое и выбрано в качестве базового объекта.

Известное силоизмерительное устройство содержит навинченную на резьбу стержня гайку, расположенную под гайкой подкладную шайбу, а также стопорный элемент из эластичного материала и шайбу с вуртом, размещенную на стержне со стороны соединяемой детали и обращенную вуртом в сторону гайки, при этом стопорный элемент выполнен в виде шайбы и расположен между шайбами с охватом резьбового стержня, подкладная шайба выполнена плоской диаметром, меньшим диаметра стопорного элемента, а наружный диаметр подкладной шайбы больше максимального торцевого размера гайки. Причем устройство снабжено плоской силоизмерительной шайбой диаметром, равным диаметру подкладной шайбы, с двумя резонаторами на поверхностных акустических болтах и считывателем, силоизмерительная шайба выполнена из нержавеющей стали и размещена между подкладной шайбой и стопорным элементом из эластичного материала, в шпоночной виточке силоизмерительной шайбы установлены два резонатора на поверхностных акустических волнах, первый из которых чувствительный к сжатию силоизмерительной шайбы посредством жесткого соединительного слоя, а второй - чувствительный к температуре окружающей среды посредством мягкого эластичного клея.

Однако известное устройство обеспечивает измерения усилий и температуры в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций непосредственно в месте установки этого устройства и не позволяет производить это дистанционно, что ограничивает его потенциальные возможности.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем дистанционного измерения усилий и температуры в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций с использованием пункта контроля дуплексной радиосвязи и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Поставленная задача решается тем, что система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций, включающее, в соответствии с ближайшим аналогом, силоизмерительное устройство, содержащее навинченную на резьбу стержня гайку, расположенную под гайкой подкладную шайбу, силоизмерительную шайбу, стопорный элемент из эластичного материала, шайбу с вуртом, размещенную на стержне со стороны соединенной детали и обращенную вуртом в сторону гайки, и считыватель, при этом стопорный элемент выполнен в виде шайбы и расположен между шайбами с охватом резьбового стержня, подкладная шайба выполнена плоской диаметром, меньшим диаметра стопорного элемента, а наружный диаметр подкладной шайбы больше максимального торцевого размера гайки, силоизмерительная шайба выполнена плоской диаметром, равным диаметру подкладной шайбы, из нержавеющей стали с двумя резонаторами на поверхностных акустических волнах, и размещена между подкладной шайбой и стопорным элементом из эластичного материала, в шпоночной выточке силоизмерительной шайбы установлены два резонатора на поверхностных акустических волнах, первый из которых чувствителен к сжатию силоизмерительной шайбы посредством жесткого соединительного слоя, а второй - чувствительный к температуре окружающей среды посредством мягкого эластичного клея, резонаторы на поверхностных акустических волнах через сквозные отверстия высокочастотными кабелями связаны соответственно с приемопередающими антеннами, каждый резонатор на поверхностных акустических волнах выполнен на пьезокристалле с нанесенным на его поверхность алюминевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь состоит из двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность пьезокристалла, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, которые, в свою очередь, соединены высокочастотным кабелем с приемопередающей антенной, во втором резонаторе на поверхностных акустических волнах между встречно-штыревым преобразователем и набором отражателей размещена мембрана, считыватель выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, первого усилителя мощности, дуплекера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первого усилителя высокой частоты, первого фазового детектора, второй вход, которого соединен с выходом задающего генератора, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, второго узкополосного фильтра, первого фазометра, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, последовательно подключенных к выходу дуплексера второго усилителя высокой частоты, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя высокой частоты, третьего узкополостного фильтра и второго фазометра, второй вход которого соединен с выходом первого узкополостного фильтра, а выход подключен к третьему входу блока регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, последовательно подключенных к выходу задающего генератора первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первого узкополостного фильтра и второго усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена четвертым и пятым перемножителями, четвертым узкополостным фильтром, фильтром нижних частот, блоком сравнения, блоком памяти, двумя аналого-цифровыми преобразователями, линией задержки, фазовым манипулятором; третьим усилителем мощности, сумматором и пунктом контроля, причем к выходу дуплексера последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, четвертый узкополостной фильтр, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, фильтр нижних частот и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к входу задающему генератору, к выходу первого фазометра последовательно подключены первый аналого-цифровой преобразователь, линия задержки, сумматор, второй вход которого через второй аналого- цифровой преобразователь соединен с выходом второго фазометра, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополостного фильтра, и третий усилитель мощности, выход которого соединен с третьим входом дуплексера, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных компьютера, задающего генератора, второй вход которого соединен с вторым выходом компьютера, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилителя высокой частоты, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополостного фильтра, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и фильтра нижних частот, выход которого подключен к компьютеру.

На фиг. 1 изображено устройство для фиксации резьбового стержня до затяжки соединения, продольный разрез. На фиг. 2 - то же, после затяжки соединения. На фиг. 3 изображена силоизмерительная шайба, продельный разрез. На фиг. 4 представлена структурная схема считывателя. На фиг. 5 изображены функциональные схемы двух резонаторов на поверхностных акустических волнах. На фиг. 6 представлена структурная схема пункта контроля. На фиг. 7 показано взаимное расположение используемых частот. На фиг. 8 показаны временные диаграммы, поясняющие принцип работы силоизмерительного устройства.

Устройство для фиксации резьбового стержня содержит гайку 1, резьбовой стержень 2, охватывающий его в виде шайбы 3 из эластичного материала, плоскую шайбу 4, шайбу с вуртом 5 и силоизмерительную шайбу 9. При этом плоская шайба 4 и силоизмерительная шайба 9 установлены между гайкой 1 и стопорным элементом 3, шайба 5 с вуртом - между стопорным элементом 3 и соединяемой деталью 6, а диаметр плоской шайбы 4 равен диаметру силоизмерительной шайбы 9 и меньше диаметра стопорного элемента 3. В вариантах устройства для фиксации резьбового стержня 2 высота вурта 5 больше толщины стопорного элемента 3 или больше толщины стопорного элемента 3, плоской шайбы 4 и силоизмерительной шайбы 9. Наружный диаметр шайбы 4 и 9 больше наружного диаметра гайки 1. Диаметр отверстия шайбы с вуртом 5 больше диаметра отверстия стопорного элемента 3. Отверстие шайбы с вуртом 5 выполнено коническим в сторону соединяемое детали 6. Отверстие в шайбе с вуртом 5 может быть выполнено фигурным, например, в виде лепестков 7, секторов, сегментов. В фигурном отверстии шайбы с вуртом 5 боковые стенки 8 выполнены наклонными в сторону соединяемой детали 6.

Каждый резонатор 20 (21) на поверхностных акустических волнах (ПАВ) выполнен в виде пьезокристалла 24 (25) с нанесенным на его поверхность алюминевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ) и набором отражателей 32 (33). ВШП состоит из двух гребенчатых систем электродов 26 (27), нанесенных на поверхность пьезокристалла 24 (25). Электроды 26 (27) каждой их гребенок соединены друг с другом шинами 28 (29) и 30 (31), которые, в свою очередь, связаны высокочастотным кабелем 16 (17) с приемопередающей антенной 10 (11). Во втором резонаторе 21 между ВШП и набором отражателей 33 установлена мембрана 34.

Силоизмерительная шайба 9 содержит приемопередающие антенны 10 и 11, разъемы 12 и 13, сквозные отверстия 14 и 15 для высокочастотных кабелей 16 и 17, шпоночную выточку 18, резонатора 20 и 21 на ПАВ, изолирующий защитный материал 19 (силикон, компаунд и т.д.), соединительный слой 22 (клей, припой), мягкий эластичный клей 23 с хорошей теплопередачей.

Считыватель, содержащий последовательно включенные задающий генератор 35, первый усилитель 36 мощности, дуплексер 37, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 38, первый усилитель 42 высокой частоты, первый фазовый детектор 44, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 35, второй перемножитель 46, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 42 высокой частоты, второй узкополостной фильтр 48, первый фазометр 50, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 35, и блок 52 регистрации, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 44, последовательно подключенные к выходу дуплексера 37 второй усилитель 43 высокой частоты, второй фазовый детектор 45, второй вход которого соединен с выходом первого узкополостного фильтра 40, третий перемножитель 47, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 43 высокой частоты, третий узкополостной фильтр 49 и второй фазометр 51, второй вход которого соединен с выходом первого узкополостного фильтра 40, а выход подключен к третьему входу блока 52 регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом второго фазового детектора 45, последовательно подключенные к выходу задающего генератора 35 первый перемножитель 39, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 35, первый узкополостной фильтр 40 и второй усилитель 41 мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера 37, последовательно подключенные к выходу дуплексера 37 пятый перемножитель 55, второй вход которого соединен с выходом фильтра 56 нижней частотой, четвертый узкополостной фильтр 57, четвертый перемножитель 54, второй вход которого соединен с выходом дуплексера 37, фильтр 56 нижних частот и блок 59 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 58 памяти, а выход подключен ко входу задающего генератора 35, последовательно подключенные к выходу первого фазометра 50 первый аналого-цифровой преобразователь 60, линию 61 задержки, сумматор 63, второй вход которого через второй аналого-цифровой преобразователь 52 соединен с выходом второго фазометра 51, фазовый манипулятор 64, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополостного фильтра 57, и третий усилитель 65 мощности, выход которого соединен с третьим входом дуплексера 37.

Четвертый перемножитель 54, пятый перемножитель 55, фильтр 56 нижних частот и четвертый узкополостной фильтр 57 образуют демодулятор 53 фазоманипулированных (ФМН) сигналов.

Пункт контроля содержит последовательно включенный компьютер 66, задающий генератор 67, фазовый манипулятор 68, второй вход которого соединен с вторым входом компьютера 66, усилитель 69 мощности, дуплексер 70, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 71, усилитель 79 высокой частоты, второй перемножитель 75, второй вход которого соединен с выходом фильтра 76 нижних частот, узкополостной фильтр 77, первый перемножитель 74, второй вход которого соединен с выходом усилителя 79 высокой частоты, и фильтр 76 нижних частот, выход которого подключен к компьютеру 66.

Первый 74 и второй 75 перемножители, узкополостной фильтр 77 и фильтр 76 нижних частот образуют демодулятор 73 ФМН-сигналов.

Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций работает следующим образом.

В различных строительных элементах и конструкциях, имеющих важное стратегическое значение, устанавливают силоизмерительные устройства. Для этого ввинчивают резьбовый стержень 2 в отверстие соединяемой детали 6. На резьбовой стержень 2 последовательно устанавливают шайбу с вуртом 5, стопорный элемент 3, силоизмерительную шайбу 9, подкладную шайбу 4 и гайку 1. Затем затягивают гайку 1, при этом стопорный элемент 3, деформируясь, фиксирует резьбовый стержень 2 от самопроизвольного отвинчивания.

Силу затягивания гайки 1 контролируют с помощью частот резонатора 20 на ПАВ, чувствительного к сжатию силоизмерительной шайбы 9 и установленного в шпоночной выточке 18 посредством жесткого соединительного слоя 22. В шпоночной выточке 18 устанавливается на мягкий эластичный клей 23 второй резонатор 21 на ПАВ, который не реагирует на деформацию сжатия шайбы 9, но чувствует температуру окружающей среды.

Частота резонаторов 20 и 21 на ПАВ определяется расстоянием между электродами 26 и 27. Резонансная частота первого резонатора 20 на ПАВ выбирается равной ωl, а второго резонатора 21 на ПАВ - равной ω2, ω2=2ω1 (фиг. 7).

При сжатии силоизмерительной шайбы 9 резонатор 20 на ПАВ изменяет свою резонаненую частоту за счет деформации пьезокристалла 24 и изменения расстояния между электродами 26. В свободном (ненапряженном состоянии) резонатор 20 на ПАВ имеет резонаненую частоту ω1. При штатном затягивании силоизмерительной шайбы 9 резонаненая частота незначительно увеличивается на величину Δω1.

Если происходит самопроизвольное откручивание гайки 1, то резонансная частота резонатора 20 на ПАВ начинает возвращаться к своей исходной частоте ω1, а если возникает слишком большое давление, которое ведет к увеличению силы сжатия силоизмерительной шайбы 9, то частота резонатора 20 на ПАВ увеличивается до значения ω1+Δω2.

Так как между частотой и фазой существует интегрально-дифференцированная связь, то любые изменения частоты приводят к изменению фазы. Поэтому целесообразно использовать фазовые сдвиги, связанные с изменением силы сжатия силоизмерительной шайбы 9. Любые изменения фазовых сдвигов Δϕ могут быть зафиксированы дистанционно с помощью считывателя, пункта контроля и дуплексной радиосвязи.

Во втором резонаторе 21 на ПАВ изменение температуры окружающей среды воздействует на мембрану 34, вызывая ее деформацию. Скорость ПАВ в области мембраны 34 изменяется, и фаза отраженной от решетки 33 акустической волны изменяется в соответствии с деформацией мембраны 34. Изменение фазы соответствующей изменению температуры окружающей среды, которое также можно дистанционно зафиксировать с помощью считывателя, пункта контроля и дуплексной радиосвязи.

На пункте контроля компьютер 66 в соответствии с заданной программой производит поочередный опрос резьбовых соединений строительных элементов и конструкций, имеющих важное стратегическое значение. Для этого командой с компьютера 66 включается задающий генератор 67, который формирует гармоническое колебание

uc(t)=Uc⋅cos(ωct+ϕс), 0≤t≤Тс.

Это колебание поступает на первый вход фазового манипулятора 68, на второй вход которого со второго выхода компьютера 66 подается модулирующий код M1(t), соответствующий идентификационному номеру запрашиваемого считывателя. На выходе фазового манипулятора 68 образуется сложный фазоманипулированный (ФМН) сигнал.

где ϕk1(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t), который после усиления в усилителе 69 мощности через дуплексер 70 поступает в приемопередающую антенну 71, излучается ею в пространство, улавливается приемопередающей антенной 38 считывателя и через дуплексер 37 поступает на первые входы перемножителей 54 и 55. На второй вход перемножителя 54 с выхода узкополостного фильтра 57 подается опорное напряжение

uo1(t)=Uo1⋅cos(ωct+ϕс)

На выходе перемножителя 54 образуется суммарное напряжение

uΣ1(t)=Uн3⋅cosϕkl(t)+ϑн3cos[2(ωct+ϕk1(t)+2ϕc],

где

из которого фильтром 56 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение

uн3(t)=Uн3⋅cosϕkl(t)

Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 55, на выходе которого образуется напряжение

uo1(t)=Uo⋅cos(ωct+ϕс)+Uo⋅cos[(ωct+2ϕk1(t)+ϕc]=2Uo⋅cos(ωct+ϕс)=Uol⋅cos(ωct+ϕс),

где

которое используется в качестве опорного напряжения, выделяется узкополостным фильтром 57 и поступает на второй вход перемножителя 54.

Перемножители 54 и 55, фильтр 56 нижних частот и узкополостной фильтр 57 образуют демодулятор 53 ФМН-сигналов, который работает в двух режимах: переходный и стационарный.

Переходный режим образуется при включении питания, когда на нелинейных элементах образуется множество гармонических колебаний различных частот, в том числе и гармоничное колебание на частоте ωc. Это колебание попадает в полосу пропускания узкополостного фильтра 57 и подается на второй вход перемножителя 54. Далее демодулятор 53 переходит в стационарный режим работы, который описан выше.

Низкочастотное напряжение uн3(t), пропорциональное модулирующему коду М1(t), с выхода фильтра 56 нижних частот одновременно поступает на первый вход блока 59 сравнения, на второй вход которого с выхода блока 58 памяти поступает модулирующий код М1(t), который является идентификационным кодом данного считывателя. При равенстве кодов, поступающих на два входа блока 59 сравнения, последний срабатывает и формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход задающего генератора 35 и включает его.

При включении задающий генератор 35 формирует высокочастотное колебание (фиг. 8, а)

u1(t)=U1⋅cosω1t+ϕ1), 0≤t≤Т1,

где Ul, ω1, ϕ1, Т1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания, которое после усиления в усилителе 36 мощности через дуплексер 37 поступает в приемопередающую антенну 38 и излучается ею в эфир.

Высокочастотное колебание u1(t) с выхода задающего генератора 35 одновременно поступает на два входа перемножителя 39, на выходе которого образуется высокочастотное колебание (фиг. 8, б)

u2(t)=U2⋅cosω2t+ϕ2), 0≤t≤Т1,

где (фиг. 7),

которое выделяется узкополостным фильтром 40 и после усиления в усилителе 41 мощности через дуплексер 37 поступает в приемопередающую антенну 38 и излучается в эфир.

Гармонические колебания u1(t) и u2(t) улавливаются приемопередающими антеннами 10 и 11 и через высокочастотные кабели 16 и 17 соответственно поступают на входы резонаторов 20 и 21 на ПАВ, первый из которых настроен на частоту ω1, а второй - на частоту ω2. С помощью ВШП электрические сигналы u1(t) и u2(t) преобразуются в акустические волны, которые распространяются на поверхности пьезокристаллов 24 и 25 соответственно, и отражаются набором отражателей 32 и 33. Затем отраженные акустические волны претерпевают обратное преобразование в электрические сигналы с фазовой манипуляцией (ФМН) (фиг. 8. г, д):

u3(t)=U3⋅cos[(ω1t+ϕk(t)+Δϕ1],

u4(t)=U4⋅cos[(ω2t+ϕk(t)+Δϕ2], 0≤t≤Т2,

где ϕk(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t) (фиг. 8, в), причем ϕk(t)=const при kτэ<t<(k+1) τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=l, 2, …, N);

τэ,N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен ФМН-сигнал длительностью Т11э⋅N);

Δϕ1 - фазовый сдвиг, обусловленный величиной силы сжатия силоизмерительной шайбы 9;

Δϕ2 - фазовый сдвиг, обусловленный величиной изменения температуры окружающей среды.

Модулирующий код M1(t) (фиг. 8, в) определяется внутренней структурой ВШП, носит индивидуальный характер и является идентификационным номером силоизмерительной шайбы 9, отображающим ее порядковый номер и место установки в строительном сооружении, имеющим важное стратегическое значение.

Сложные ФМН-сигналы u3(t) и u3(t) излучаются приемопередающими антеннами 10 и 11 в эфир, улавливаются приемопередающей антенной 38 считывается и через дуплексер 37 и усилителя 42 и 43 высокой частоты поступают соответственно на первые входы фазовых детекторов 44 и 45.

Частота настройки ωн1 усилителя 42 высокой частоты выбирается равной частоте ω1н11), а частота настройки ωн2 усилителя 43 высокой частоты выбирается равной ω2н22).

На вторые (опорные) входы фазовых детекторов 44 и 45 подаются гармонические колебания u1(t) и u2(t) с выходов задающего генератора 35 и узкополостного фильтра 40 соответственно. В результате синхронного детектирования на выходе фазовых детекторов 44 и 45 образуются низкочастотные напряжения (фиг. 8, е):

uнl(t)=Uнl⋅cosϕk(t),

uн2(t)=Uн2⋅cosϕk(t),

где

пропорциональное моделирующему коду M(t) (фиг. 8, в).

Низкочастотные напряжения uHl(t) и uH2(t) фиксируются блоком 52 регистрации и одновременно поступают на первые входы перемножителей 46 и 47 соответственно. На вторые входы перемножителей 46 и 47 поступают сложные ФМН-сигналы u3(t) и u4(t) с выходов усилителей 42 и 43 высокой частоты соответственно. На выходы перемножителей 46 и 47 образуются следующие гармонические колебания:

u5(t)=U5⋅cos(ω1t+ϕ1+Δϕ1),

u6(t)=U6⋅cos(ω2t+ϕ2+Δϕ2), 0≤t≤Т1,

где

которые выделяются узкополостными фильтрами 48 и 49 и поступают на первые входы фазометров 50 и 51 соответственно, на вторые входы которых подаются гармонические колебания u1(t) и u2(t) с выходов задающего генератора 35 и узкополостного фильтра 40. Фазометры 50 и 51 измеряют фазовые сдвиги Δϕ1 и Δϕ2, пропорциональные повышению силы сжатия и температуры силоизмерительной шайбы 9. Измеренные фазовые сдвиги Δϕ1 и Δϕ2 фиксируются блоком 52 регистрации и поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 60 и 62 соответственно, где преобразуются в цифровые коды M2(t) и M3(t), пропорциональные фазовым сдвигам Δϕ1 и Δϕ2. Цифровой код M2(t) поступающий на вход линии 61 задержки, время задержки которой равно длительности Т2 цифрового кода M2(t) (τ32). Задержанный цифровой код M2(t) и цифровой код M3(t) поступают на два входа сумматора 63, на выходе которого суммируется суммарный цифровой код:

MΣ(t)=M3(t)+M2(t).

Гармоническое опорное напряжение

uo2(t)=Uo2⋅cos(ωct+ϕс), 0≤t≤Тc

с выхода узкополостного фильтра 57 одновременно поступающей на первый вход фазового манипулятора 64, на второй вход которого подается суммарный моделирующий код MΣ(t) с выхода сумматора 63. На выходе фазового манипулятора 64 формируется сложный ФМН-сигнал

uo2'(t)=Uo2⋅cos[ωct+ϕ(t)+ϕc, 0≤t≤Тc,

где ϕ(t)={0,π} - манипулирующая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом MΣ(t);

который после усиления в усилителе 65 мощности через дуплексер 37 поступает в приемопередающую антенну 38, излучается ею в пространство, улавливается приемопередающей антенной 71 пункта контроля и через дуплексер 70 и усилитель 72 высокой частоты поступает на первые входы перемножителей 74 и 75. На второй вход перемножителей 74 с выхода узкополостного фильтра 77 подается опорное напряжение

uo3(t)=Uo3⋅cos(ωct+ϕс)

На выходе перемножителя 74 образуется суммарное напряжение.

uΣ2(t)=Uн4⋅cosϕ(t)+ϕн4⋅cos[2ωct+ϕ(t)+ϕc],

где

из которого фильтром 76 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение

uH4(t)=Uн4⋅cosϕ(t).

Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 75, на выходе которого образуется напряжение

uo3(t)=U03⋅cos(ωct+ϕс)+Uo⋅cos[2ωct+2ϕ(t)+ϕc]=2Uo⋅cos(ωct+ϕс)=U03⋅cos(ωct+ϕс),

которое используется в качестве опорного напряжения, выделяется узкополостным фильтром 77 и поступает на второй вход перемножителя 74.

Перемножители 74 и 75, фильтр 76 нижних частот и узкополостной фильтр 77 образуют демодулятор 73 ФМН-сигналов, который работает в двух режимах: переходной и стационарный. Эти режимы описаны выше.

Низкочастотное напряжение uн4(t) с выхода фильтра 76 нижних частот поступает в компьютер 66, где оно фиксируется и анализируются модулирующие коды M2(t) и M3(t), пропорциональные превышению силы сжатия и температуры силоизмерительной шайбы 9.

Разборку резьбового соединения производят в обратном порядке.

За счет деформации стопорного элемента 3 и схватывания шайб 4 и 5 с разных сторон повышается надежность стопорения резьбового соединения. Применение фигурного отверстия 7 с наклонными стенками 8 обеспечивает возможность центрирования стержня 2 и повышение надежности его фиксации.

Опрос очередных считывателей осуществляется компьютером 66 так, как это описано выше.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с базовым объектом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает дистанционное измерение усилия и температуры в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций, от состояния которых в значительной степени зависит вероятность аварийных ситуаций в строительных сооружениях, имеющих важное стратегическое значение. Это достигается использованием пункта контроля, дуплексной радиосвязи и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Сложные сигналы с фазовой манипуляцией обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого используемый сложный ФМН-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМН-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМН-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМН-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Сложные ФМН-сигналы позволяют применять структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность выделять сложные ФМН-сигналы среди других сигналов и помех, действующих в одной и той же полосе частот и в те же промежутки времени. Данная возможность реализуется сверткой спектра сложных ФМН-сигналов.

Для синхронного детектирования сложных ФМН-сигналов используются демодуляторы, которые обеспечивают выделение необходимого опорного напряжения, непосредственно их принимаемого ФМН-сигнала и лишены такого недостатка, как явление «обратной работы», присущей известным демодуляторам (схема Пистолькорса А.А., Сифорова В.Н., Костаса Д.В., Травина Г.А.).

Тем самым функциональные возможности известного устройства расширены.

Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций, включающая силоизмерительное устройство, содержащее навинченную на резьбу стержня гайку, расположенную под гайкой подкладную шайбу, силоизмерительную шайбу, стопорный элемент из эластичного материала, шайбу с вуртом, размещенную на стержне со стороны соединяемой детали и обращенную вуртом в сторону гайки, и считыватель, при этом стопорный элемент выполнен в виде шайбы и расположен между шайбами с охватом резьбового стержня, подкладная шайба выполнена плоской диаметром, меньшим диаметра стопорного элемента, а наружный диаметр подкладной шайбы больше максимального торцевого размера гайки, силоизмерительная шайба выполнена плоской диаметром, равным диаметру подкладной шайбы, из нержавеющей стали с двумя резонаторами на поверхностных акустических волнах, и размещена между подкладной шайбой и стопорным элементом из эластичного материала, в шпоночной выточке силоизмерительной шайбы установлены два резонатора на поверхностных акустических волнах, первый из которых чувствительный к сжатию силоизмерительной шайбы посредством жесткого соединительного слоя, а второй - чувствительный к температуре окружающей среды посредством мягкого эластичного клея, резонаторы на поверхностных акустических волнах через сквозные отверстия высокочастотными кабелями связаны соответственно с приемопередающими антеннами, каждый резонатор на поверхностных акустических волнах выполнен на пьезокристалле с нанесенным на его поверхность алюминевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь состоит из двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность пьезокристалла, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, которые, в свою очередь, соединены высокочастотными кабелями с приемопередающей антенной, во втором резонаторе на поверхностных акустических волнах между встречно-штыревым преобразователем и набором отражателей размещена мембрана, считыватель выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первого усилителя высокой частоты, первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, второго узкополостного фильтра, первого фазометра, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, последовательно подключенных к выходу дуплексера второго усилителя высокой частоты, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого узкополостного фильтра, третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя высокой частоты, третьего узкополостного фильтра и второго фазометра, второй вход которого соединен с выходом первого узкополостного фильтра, а выход подключен к третьему входу блока регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, последовательно подключенных к выходу задающего генератора первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первого узкополостного фильтра и второго усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера, отличающаяся тем, что она снабжена четвертым и пятым перемножителями, четвертым узкополостным фильтром, фильтром нижних частот, блоком сравнения, блоком памяти, двумя аналого-цифровыми преобразователями, линией задержки, фазовым манипулятором, третьим усилителем мощности, сумматором и пунктом контроля, причем к выходу дуплексера последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, четвертый узкополостной фильтр, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, фильтр нижних частот и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен ко входу задающего генератора, к выходу первого фазометра последовательно подключены первый аналого-цифровой преобразователь, линия задержки, сумматор, второй вход которого через второй аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом второго фазометра, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополостного фильтра, и третий усилитель мощности, выход которого соединен с третьим входом дуплексера, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных компьютера, задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с вторым выходом компьютера, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилитель высокой частоты, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополостного фильтра, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и фильтра нижних частот, выход которого подключен к компьютеру.
Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций
Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций
Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций
Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций
Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций
Система дистанционного контроля состояния резьбовых соединений строительных элементов и конструкций
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 55 items.
23.10.2018
№218.016.9531

Устройство транспортировки и сепарации газообразных продуктов по трубопроводам

Изобретение относится к области транспортировки природных, попутных нефтяных и нефтезаводских газов по магистральным газопроводам. Технический результат состоит в повышении эффективности очистки от механических и жидкостных примесей транспортируемых по магистральным или другим газопроводам...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670283
Дата охранного документа: 22.10.2018
23.04.2019
№219.017.368e

Устройство для измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток двухобмоточного трансформатора

Изобретение относится к электрическим измерениям. Сущность изобретения заключается в том, что в последовательную цепь устройства для измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток двухобмоточного трансформатора дополнительно включена обмотка вспомогательного двухобмоточного трансформатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685571
Дата охранного документа: 22.04.2019
23.04.2019
№219.017.36e6

Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений и устройство для его осуществления

Предлагаемые технические решения относятся к контрольно-измерительной технике и могут быть использованы для непрерывного неразрушающего контроля, оценки и прогнозирования технического состояния конструкций и инженерных сооружений специальных объектов, например, потенциально-опасных участков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685578
Дата охранного документа: 22.04.2019
15.06.2019
№219.017.8366

Способ придания начальной скорости пулям и снарядам

Изобретение относится к огнестрельному оружию. Способ придания начальной скорости пулям и снарядам в канале ствола заключается в импульсном воздействии сжигаемой легковоспламеняющейся жидкости в устройстве, которое содержит ствол, ствольную коробку с крышкой, газоотводный узел, возвратную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691541
Дата охранного документа: 14.06.2019
19.07.2019
№219.017.b5fd

Общественный туалет

Предложен общественный туалет, который устраивается в случае временного размещения воинских частей в полевых условиях или при массовом размещении людей при стихийных и других чрезвычайных ситуациях. Общественный туалет выполнен в виде сборно-разборной конструкции, внутри которой установлены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694847
Дата охранного документа: 17.07.2019
25.07.2019
№219.017.b896

Радиолокационный комплекс раннего обнаружения нарушителей для охраны объекта

Изобретение относится к области охранной сигнализации, а именно к системам охраны объектов и их периметра, а также к информационным мониторинговым системам и может быть использован для всесуточного и всепогодного обнаружения подвижных нарушителей. Технический результат состоит в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695412
Дата охранного документа: 23.07.2019
01.08.2019
№219.017.bb33

Система автоматизированного управления строительным комплексом

Изобретение относится к строительным комплексам. Система автоматизированного управления строительным комплексом содержит диспетчерский геодезический пункт с GPS-приемником, передающую радиостанцию. На каждом погрузчике и трейлере установлены дуплексная радиостанция, первый и второй приемник с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696064
Дата охранного документа: 30.07.2019
07.09.2019
№219.017.c85b

Система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей

Изобретение относится к средствам контроля и регистрации перемещения специальной техники. Система содержит части оборудования пункта контроля и контролируемого объекта. Часть на контролируемом объекте включает датчики давления, положения кузова, расхода топлива, пройденного пути, элемент И,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699451
Дата охранного документа: 05.09.2019
08.12.2019
№219.017.eaf0

Устройство для исследования гидравлических ударов на насосной станции

Изобретение относится к области гидротехники, в частности к системе исследования гидравлических ударов в напорных трубопроводах, транспортирующих жидкости. Изобретение может быть использовано для исследования гидравлического удара в трубопроводах, возникающих при пуске и остановке насосов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708276
Дата охранного документа: 05.12.2019
08.12.2019
№219.017.eafb

Устройство для гашения гидравлических ударов

Изобретение относится к области гидротехники, в частности к системе трубопроводов, транспортирующих жидкости. Изобретение может быть использовано для гашения гидравлического удара в трубопроводах, возникающих при закрытии клапанов и задвижек, аварийном отключении насосов, изменении режимов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708275
Дата охранного документа: 05.12.2019
Showing 1-10 of 221 items.
10.01.2013
№216.012.19ea

Устройство для дистанционного измерения давления

Устройство относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства при измерении малых фазовых сдвигов, соответствующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472126
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19ed

Система мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений. Система содержит автоматизированное рабочее место (АРМ), объекты диагностики, цифровую линию связи, блоки предварительной обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472129
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e8f

Трость для инвалида по зрению

Предложенная трость относится к медицинской технике, в частности к устройствам для ориентирования слепых в окружающем пространстве, и может быть использована при самостоятельном передвижении слепого. Трость содержит палку с рукояткой, в которой размещены приемоизлучатель, установленный на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473324
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20b4

Система дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений

Заявленное устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дистанционного контроля, оценки и прогнозирования технического состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений. Устройство содержит пункт контроля, состоящий из радиостанции и связанной с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473873
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2116

Система контроля расхода и утечек бытового газа в многоквартирных домах

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к системам и устройствам формирования измерительной и управляющей информации по первичным параметрам, определяющим расход природного газа и контроль его утечек в многоквартирных домах. Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473971
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24a4

Экологическая система сбора информации о состоянии региона

Изобретение относится к области контрольных устройств (систем) и может быть использовано при конструировании систем экологического мониторинга городов и регионов. Технический результат - повышение помехоустойчивости и достоверности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией путем ослабления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474882
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.2862

Система охраны и наблюдения

Изобретение относится к охранным средствам видеонаблюдения и может быть использовано для защиты от несанкционированного доступа на охраняемые объекты, например, жилые квартиры и помещения. Техническим результатом является повышение надежности охраны и наблюдения за жилыми помещениями и другими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475858
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3196

Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области систем контроля потока транспортных средств (ТС). В способе идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей, при прохождении ТС контрольных пунктов сравнивают коды сигналов, принятых на контрольных пунктах, с кодами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478232
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32b4

Способ управления самолетом при заходе на посадку

Предлагаемый способ относится к области авиации и может быть использован в приборном оборудовании летательного аппарата для упрощения восприятия и переработки приборной информации летчиком при выполнении захода на посадку, посадке и полете по маршруту, в ручном и автоматическом режимах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478523
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3509

Радиоприемное устройство для обнаружения широкополосных сигналов с фазовой манипуляцией

Устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для приема и анализа фазоманипулированных (ФМн) сигналов с бинарным значением фазы. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости и достоверности обнаружения широкополосных сигналов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479120
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД