×
09.06.2018
218.016.5ae9

Сейсмический прибор для измерения динамических воздействий при мониторинге технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области строительства и касается конструктивного выполнения прибора, обеспечивающего измерение и регистрацию ускорений колебаний почвы и объектов в широком диапазоне частот и ускорений от самых незначительных и до превышающих lg, на которых предусмотрено размещение как инженерно-сейсмометрических станций, так и станций мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений. Прибор дополнительно содержит блок энергонезависимой памяти долговременного хранения сейсмических сигналов, соединенный с блоком аналого-цифрового преобразования, динамический диапазон измерений которого составляет не менее 120 дБ, и контроллером блока управления, узел формирования выходного сигнала в линию связи о регистрации прибором превышения заданного порога амплитуды ускорений и приемник входных сигналов, обеспечивающий синхронизацию ввода служебной и контрольной информации с компьютера в прибор через блок ввода/вывода. Каждый сейсмометр имеет собственную частоту 28-30 Гц и максимально возможную амплитуду смещения колеблющейся инерционной массы не менее 1,0 мм. Диапазон регистрации прибором ускорений составляет от 2.10 м/с до 14 м/с. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области строительства и касается прибора, обеспечивающего измерение и регистрацию ускорений колебаний почвы и объектов в широком диапазоне частот и ускорений от самых незначительных и до превышающих lg, на которых предусмотрено размещение как инженерно-сейсмометрических станций, так и станций мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений.

Известен цифровой прибор ЦТА-СМ, используемый для мониторинга вибраций зданий и других инженерных сооружений (см. журнал «Промышленное и гражданское строительство», М., 2008 г. №12, с. 42-44).

Прибор содержит пыле-влагозащищенный корпус с разъемами для подключения линии питания и линии передачи данных, расположенные в корпусе три одноканальных сейсмометра электродинамического типа, оси которых ориентированы ортогонально в правой декартовой системе координат, блок усиления и формирования амплитудно-частотной характеристики каналов измерения, блок выборки/хранения сигналов, электронный коммутатор сигналов, блок аналого-цифрового преобразования, блок управления с контроллером, блок приемопередачи, блок стабилизированных напряжений и линии связи.

Главным недостатком известного прибора является то, что он не может быть использован для мониторинга зданий и сооружений, расположенных в сейсмически активных зонах из-за недостаточной максимальной величины регистрируемых ускорений. Его частотный диапазон измерений, при неравномерности амплитудно-частотной характеристики на уровне 3 дБ, составляет 0,1-200 Гц, диапазон измерений ускорений 2.10-5-2,0 м/с2. Кроме того, известный прибор осуществляет работу только в интерактивном режиме измерения под управлением компьютера.

Предлагаемое изобретение позволяет устранить указанные недостатки.

Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Достигается это тем, что сейсмический прибор для измерения динамических воздействий при мониторинге технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений, содержащий корпус с разъемами для подключения линии питания и линии передачи данных, расположенные в корпусе три одноканальных сейсмометра электродинамического типа, оси которых ориентированы ортогонально в правой декартовой системе координат, электронную плату с блоком усиления и формирования амплитудно-частотной характеристики каналов измерения, блоком выборки/хранения сигналов, электронным коммутатором сигналов, блоком аналого-цифрового преобразования, блоком управления с контроллером, блоком приемопередачи, блоком стабилизированных напряжений и линии связи, дополнительно содержит блок энергонезависимой памяти долговременного хранения сейсмических сигналов, соединенный с блоком аналого-цифрового преобразования, динамический диапазон измерений которого составляет не менее 120 дБ, и контроллером блока управления, узел формирования выходного сигнала в линию связи о регистрации прибором превышения заданного порога амплитуды ускорений и приемник входных сигналов, обеспечивающий синхронизацию ввода служебной и контрольной информации с компьютера в прибор через блок ввода/вывода, причем каждый одноканальный сейсмометр электродинамического типа имеет собственную частоту 28-30 Гц и максимально возможную амплитуду смещения колеблющейся инерционной массы не менее 1,0 мм, при этом диапазон регистрации ускорений составляет от 2.10-5 м/с2 до 14 м/с2.

Такое конструктивное выполнение прибора обеспечивает расширение диапазона регистрации ускорений от 2.10-5 м/с2 до 14 м/с2, что позволяет применять его как для мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений в обычных условиях, так и на объектах, на которых предусмотрены инженерно-сейсмометрические станции и станции мониторинга технического состояния, обеспечивая при этом работу прибора как в автономном режиме, так и под управлением персонального компьютера.

Выход за пределы указанных в формуле изобретения параметров для сейсмометров и блока аналого-цифрового преобразования не позволяет обеспечить диапазон регистрации ускорений от минимального 2.10-5 м/с2 до максимального 14 м/с2.

На фиг. 1 изображена схема прибора.

Прибор содержит пыле-влагозащищенный корпус с тремя расположенными в нем одноканальными сейсмометрами 1 электродинамического типа (один вертикальный и два горизонтальных), при этом оси сейсмометров внутри корпуса прибора ориентированы ортогонально в правой декартовой системе координат - оси X и Y - горизонтально, ось Z - вертикально. Каждый сейсмометр имеет собственную частоту 28-30 Гц и максимально возможную амплитуду смещения колеблющейся инерционной массы не менее 1,0 мм. Корпус имеет два разъема - для подключения линии 2 питания и линии 3 передачи данных. Сейсмометры соединены с электронной платой, расположенной в корпусе.

Электронная плата содержит соединенные с сейсмометрами 1 и между собой блок 4 усиления и формирования амплитудно-частотной характеристики каналов измерения, блок 5 выборки/хранения сигналов, электронный коммутатор 6 сигналов, блок 7 аналого-цифрового преобразования (АЦП), блок 8 управления работой прибора с контроллером, блок 9 приемопередачи, блок 10 стабилизированных напряжений. Дополнительно прибор содержит блок 11 энергонезависимой памяти долговременного хранения информации, предназначенный для записи и долговременного хранения сигналов, соединенный с блоком 7 аналого-цифрового преобразования и контроллером блока 8 управления, узел 12 формирования выходного сигнала в линию связи о регистрации прибором превышения заданного порога амплитуды ускорений, приемник 13 входных сигналов с компьютера, обеспечивающий синхронизацию ввода служебной и контрольной информации с компьютера через блок ввода/вывода.

Блок 4 усиления и формирования амплитудно-частотной характеристики каналов производит предварительное усиление сигналов, поступающих с сейсмометров, формирует амплитудно-частотную характеристику каналов измерения, обеспечивая наилучшее сглаживание частотной зависимости характеристики сейсмометров и подавление частотных компонент сигнала, расположенного выше 1/2 частоты дискретизации. Блок 5 выборки/хранения обеспечивает хранение сигнала на время аналого-цифрового преобразования. Электронный коммутатор 6 производит последовательное подключение измерительных каналов к аналого-цифровому преобразователю блока 7. Аналого-цифровой преобразователь производит оцифровку поступающих через электронный коммутатор 6 аналоговых сигналов. Так как динамический диапазон входных сигналов, в заданном диапазоне измеряемых ускорений, составляет не менее 120 дБ, в приборе применен АЦП с плавающей запятой. Разрешающая способность такого преобразователя определяется разрешающей способностью базового АЦП, умноженной на разрешающую способность цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), включенного в обратную связь АЦП.

Блок 8 управления на базе контроллера ATmega16 обеспечивает работу прибора в следующих режимах:

- инициализация параметров прибора;

- режим работы прибора;

- работа блоков и узлов прибора по командам персонального компьютера;

- работа в автономном режиме.

При подключении питания контроллер блока 8 проводит инициализацию и проверку работоспособности основных узлов и прибора в целом. Далее контроллер проверяет подключение компьютера к прибору. Если компьютер включен и подключена линия связи, контроллер переводит прибор в режим работы под управление команд, поступающих с персонального компьютера. В противном случае контроллер переводит прибор в автономный режим под управление самоорганизующейся программы, входящей в состав программного обеспечения прибора.

Работа прибора с участием персонального компьютера включает:

- выдачу информации о работоспособности прибора по запросу компьютера;

- ввод и хранение параметров и режимов, определяющих работу прибора;

- слежение за уровнем регистрируемого ускорения;

- формирование и выдачу сигнала о превышении его интенсивности в компьютер по линии связи с приостановкой АЦП-преобразования (по блок-схеме - формирователь сигнала превышения);

- начало и останов аналого-цифрового измерения по командам, поступающим с компьютера;

- запись сигналов в долговременную энергонезависимую память;

- передачу записанной прибором информации в компьютер;

- синхронное аналого-цифровое преобразование сигналов и съем информации по командам, поступающим с компьютера (в случае использования прибора для получения передаточных характеристик и других опытных исследований);

- прием и передачу служебных данных (приемник 13 управляющих сигналов с компьютера).

Работа в автономном режиме включает:

- аналого-цифровое преобразование сигналов сейсмометра, синхронизируемое от собственного таймера;

- слежение за сейсмической ситуацией, выделение и запись сигналов с начальной интенсивностью, превышающей заданный порог;

- запись сигналов в долговременную энергонезависимую память с указанием номера сейсмометра, номера записи, уровня порога включения и длительности записи;

- при наличии записанных в память прибора «полезных» сигналов передачу их в персональный компьютер при его автономном подключении.

В процессе работы контроллер проводит мониторинг питающих напряжений (блок 10). В случае понижения напряжения (менее заданного порога) контроллер выключает прибор.

Блок 9 предназначен для организации коммуникационного информационного обмена в многоточечной автоматизированной/автоматической системе наблюдений. Блок обеспечивает передачу данных с прибора по двухпроводной (витая пара) линии связи, по протоколу UART, в интерфейсе RS-485, с максимальной скоростью передачи данных ~ М бит/сек на расстояние до 1,5 км.

Блок 11 энергонезависимой памяти долговременного хранения информации предназначен для записи и хранения сейсмических сигналов. Запись и съем информации управляется командами, поступающими с контроллера блока 8, и производится или по указанию компьютера, или при работе прибора в автономном режиме. Объем устанавливаемой памяти определяется задачами и режимом работы прибора, а число запоминаемых событий определяется устанавливаемой длительностью одной записи, частотой дискретизации и разрядной сетки АЦ-преобразования. В описываемом варианте прибора установлена память, позволяющая записывать до 60-ти сигналов длительностью до 30-40 секунд.

Для ввода цифровых данных, поступающих по линии связи с прибора в компьютер, и передачи служебной информации для каждой или всех станций применяют электронный модуль ввода информации в компьютер - адаптер. По сути выполняемых задач адаптер представляет собой модуль, обеспечивающий аппаратный обмен информацией и служебными данными между прибором и компьютером, а также обеспечивает контроль и включение в работу заданных компьютером приборов. Информационная связь адаптера с компьютером осуществляется через USB - порт компьютера.

Сигнал от узла 12 формирования выходного сигнала в линию связи о регистрации прибором превышения заданного порога амплитуды ускорений поступает через адаптер в компьютер.

Приемник 13 входных сигналов обеспечивает синхронизацию ввода служебной и контрольной информации с компьютера в прибор через блок ввода/вывода (инициализация, параметры, режимы работы).

Блок 7 подключен к схеме 14 опорного напряжения.

В соответствии с более широким диапазоном решаемых задач разработаны дополнительные модули программного обеспечения контроллера и персонального компьютера.

Дополнительное программное обеспечение содержит:

- модуль ввода и исполнения инструкций, поступающих с компьютера в прибор;

- модуль анализа поступающей с прибора информации и принятия решений на начало записи «полезного» сигнала при работе прибора в системе;

- модуль записи «полезных» сигналов в долговременную энергонезависимую память;

- модуль передачи записанных в режиме автономной работы прибора «полезных» сигналов в компьютер;

- модуль взаимодействия с электронным модулем ввода информации в компьютер.

Сейсмический прибор для измерения динамических воздействий при мониторинге технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений, содержащий корпус с разъемами для подключения линии питания и линии передачи данных, расположенные в корпусе три одноканальных сейсмометра электродинамического типа, оси которых ориентированы ортогонально в правой декартовой системе координат, электронную плату с блоком усиления и формирования амплитудно-частотной характеристики каналов измерения, блоком выборки/хранения сигналов, электронным коммутатором сигналов, блоком аналого-цифрового преобразования, блоком управления с контроллером, блоком приемопередачи, блоком стабилизированных напряжений и линии связи, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок энергонезависимой памяти долговременного хранения сейсмических сигналов, соединенный с блоком аналого-цифрового преобразования, динамический диапазон измерений которого составляет не менее 120 дБ, и контроллером блока управления, узел формирования выходного сигнала в линию связи о регистрации прибором превышения заданного порога амплитуды ускорений и приемник входных сигналов, обеспечивающий синхронизацию ввода служебной и контрольной информации с компьютера в прибор через блок ввода/вывода, причем каждый одноканальный сейсмометр электродинамического типа имеет собственную частоту 28-30 Гц и максимально возможную амплитуду смещения колеблющейся инерционной массы не менее 1,0 мм, при этом диапазон регистрации ускорений составляет от 2.10 м/с до 14 м/с.
Сейсмический прибор для измерения динамических воздействий при мониторинге технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений
Сейсмический прибор для измерения динамических воздействий при мониторинге технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 17.
10.07.2013
№216.012.5397

Способ ремонта упрочненных азотированием шеек коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к технологии ремонта деталей, в частности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Проводят обработку детали в установленные ремонтные размеры, предварительно проводят снятие с шейки материала оставшегося упрочненного азотированием слоя с помощью электроэрозионной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487002
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.09.2013
№216.012.6821

Способ преобразования комплекса зданий массовой жилой застройки

Изобретение относится к области строительства и касается способа преобразования комплекса зданий массовой жилой застройки. Способ преобразования заключается следующем: перед началом производства строительных работ рассматривают сочетание видов преобразования, для чего проводят анализ комплекса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492304
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.01.2014
№216.012.9527

Система подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при конструировании, производстве и ремонте двигателей внутреннего сгорания. Система подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания содержит масляный насос с клапанами смазочной системы - редукционным и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503877
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.06.2014
№216.012.d2a3

Способ нанесения антикоррозийных покрытий на подложку из высокотвердых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении и при изготовлении оборудования, работающего в агрессивной жидкой среде при больших контактных нагрузках, в частности гидрорезного. Способ включает предварительную обработку поверхности подложки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519694
Дата охранного документа: 20.06.2014
10.07.2014
№216.012.dc96

Композиционный материал для замещения костной ткани

Изобретение относится к медицине, конкретно к области композиционных материалов для изготовления эндопротезов. Композиционный материал для замещения костной ткани содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межплоскостным расстоянием 3,58…3,62 ангстрема с содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522248
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.01.2015
№216.013.1b24

Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к двигателестроению. Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания содержит подшипниковый узел, в котором установлен вал ротора, с турбинным и компрессорным колесами, корпус центростремительной турбины, закрепленный на корпусе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538376
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.03.2015
№216.013.35f9

Способ газотермического напыления полимерных покрытий на металлические изделия и конструкции

Изобретение относится к газотермическому напылению полимерных покрытий на металлические элементы и конструкции. В способе газотермического напыления на первом этапе металлическую поверхность подвергают механической обработке и обезжириванию. После этого перед нанесением покрытия защищаемую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545301
Дата охранного документа: 27.03.2015
10.03.2016
№216.014.bfe1

Строительная смесь

Изобретение относится к составам строительных смесей и может быть использовано для выполнения отдельных штукатурных и кладочных работ. Технический результат - получение строительной смеси, обладающей необходимой прочностью и подвижностью для выполнения штукатурных и кладочных работ при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576426
Дата охранного документа: 10.03.2016
12.01.2017
№217.015.59e2

Устройство для массажа, рефлексотерапии и металлотерапии (варианты)

Изобретение относится к области медицины, в частности к медицинской технике, а именно к устройствам, применяемым для массажа, рефлексотерапии и металлотерапии, и может быть использовано в лечебных учреждениях, санаториях-профилакториях, реабилитационных и спортивных центрах, для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587942
Дата охранного документа: 27.06.2016
13.01.2017
№217.015.91ee

Способ получения модифицированной древесины

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению модифицированной древесины. Выполняют сушку, вакуумирование и пропитку заготовок древесины водной композицией. Водная композиция содержит фенолоспирт, тридцатипроцентную дисперсию кремнезоля и трехпроцентный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605752
Дата охранного документа: 27.12.2016
Показаны записи 1-10 из 18.
10.09.2013
№216.012.6821

Способ преобразования комплекса зданий массовой жилой застройки

Изобретение относится к области строительства и касается способа преобразования комплекса зданий массовой жилой застройки. Способ преобразования заключается следующем: перед началом производства строительных работ рассматривают сочетание видов преобразования, для чего проводят анализ комплекса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492304
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.01.2014
№216.012.9527

Система подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при конструировании, производстве и ремонте двигателей внутреннего сгорания. Система подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания содержит масляный насос с клапанами смазочной системы - редукционным и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503877
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.06.2014
№216.012.d2a3

Способ нанесения антикоррозийных покрытий на подложку из высокотвердых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении и при изготовлении оборудования, работающего в агрессивной жидкой среде при больших контактных нагрузках, в частности гидрорезного. Способ включает предварительную обработку поверхности подложки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519694
Дата охранного документа: 20.06.2014
10.07.2014
№216.012.dc96

Композиционный материал для замещения костной ткани

Изобретение относится к медицине, конкретно к области композиционных материалов для изготовления эндопротезов. Композиционный материал для замещения костной ткани содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межплоскостным расстоянием 3,58…3,62 ангстрема с содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522248
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.01.2015
№216.013.1b24

Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к двигателестроению. Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания содержит подшипниковый узел, в котором установлен вал ротора, с турбинным и компрессорным колесами, корпус центростремительной турбины, закрепленный на корпусе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538376
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.03.2015
№216.013.35f9

Способ газотермического напыления полимерных покрытий на металлические изделия и конструкции

Изобретение относится к газотермическому напылению полимерных покрытий на металлические элементы и конструкции. В способе газотермического напыления на первом этапе металлическую поверхность подвергают механической обработке и обезжириванию. После этого перед нанесением покрытия защищаемую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545301
Дата охранного документа: 27.03.2015
10.03.2016
№216.014.bfe1

Строительная смесь

Изобретение относится к составам строительных смесей и может быть использовано для выполнения отдельных штукатурных и кладочных работ. Технический результат - получение строительной смеси, обладающей необходимой прочностью и подвижностью для выполнения штукатурных и кладочных работ при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576426
Дата охранного документа: 10.03.2016
12.01.2017
№217.015.59e2

Устройство для массажа, рефлексотерапии и металлотерапии (варианты)

Изобретение относится к области медицины, в частности к медицинской технике, а именно к устройствам, применяемым для массажа, рефлексотерапии и металлотерапии, и может быть использовано в лечебных учреждениях, санаториях-профилакториях, реабилитационных и спортивных центрах, для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587942
Дата охранного документа: 27.06.2016
13.01.2017
№217.015.91ee

Способ получения модифицированной древесины

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению модифицированной древесины. Выполняют сушку, вакуумирование и пропитку заготовок древесины водной композицией. Водная композиция содержит фенолоспирт, тридцатипроцентную дисперсию кремнезоля и трехпроцентный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605752
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.d192

Способ восстановления изношенной поверхности зубьев каретки синхронизатора

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте деталей, в частности зубьев каретки синхронизатора. В способе наплавляют с помощью проволоки из материала с высокой твердостью слой в среде углекислого газа, затем восстанавливают поверхность зубьев до номинального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621942
Дата охранного документа: 08.06.2017
+ добавить свой РИД