Датчики, применяемые для системы мониторинга:

ООО «НПП Геотек»

Датчики деформаций ГТ 5.4.1

В качестве датчика деформаций используется датчик перемещения, основанный на эффекте Холла и датчики перемещения трансформаторного типа LVDT. В ГТ5.4.1 использован элемент Холла модели SS49E, Honeywell, США. Элемент оснащен усилителем и средствами, снижающими влияние температурных изменений. Тем не менее, в ГТ5.4.1 введен термокомпенсатор. Им служит дополнительный элемент SS49E, изолированный от магнитного поля. Сигналы с элементов SS49E поступают на дифференциальный усилитель, размещенный в блоке ГТ6.0.9. Дифференциальный усилитель программируется (настраивается) по коэффициенту усиления и смещению начального уровня. При минимальном коэффициенте усиления датчик обеспечивает отсчет величин деформаций в окне ±75 мкм с разрешением ± 0,04 мкм и допускает перемещение окна в диапазоне ±450 мкм.

Общий вид датчика деформации показан на (рис. 1.10 а). Датчик может быть отнесен от блока ГТ6.0.8 на расстояние до 20 м. При монтаже датчика применяется специальная технологическая оснастка, позволяющая разместить окно отсчета в середине диапазона ±400 мкм.

а) б)

Рис. 1.10 Общий вид датчиков деформаций, на основе: а – эффекта Холла;

б – датчика перемещений типа LVDT

Датчик наклона ГТ 5.4.3

В датчике наклона используются акселерометры, изготавливаемые по технологии MEMS. В датчике ГТ5.4.3 используется однокоординатный акселерометр модели ADXL103, Analog Devices, США. Элемент имеет чувствительность 1000 mV. Сигналы с элемента ADXL103 и дополнительного делителя напряжения поступают на дифференциальный усилитель. Дифференциальный усилитель программируется по коэффициенту усиления и смещению начального уровня. При минимальном коэффициенте усиления датчик обеспечивает отсчет углов наклона в окне ±3,5° (нелинейность ±0,5%) с разрешением ± 0,0018° и допускает перемещение окна в диапазоне ±25°. Общий вид датчика представлен на (рис. 1.11). Датчик может быть отнесен от блока ГТ6.0.8 на расстояние до 20 м. При монтаже датчика при меняется специальная технологическая оснастка, позволяющая разместить окно отсчета в середине диапазона ±25°.

Рис. 1.11 Общий вид датчика наклона ГТ5.4.3

Датчики температуры

В качестве датчика температуры используются полупроводниковые специализированные процессоры фирмы Analog Devices моделей AD592 (–25…+105°C), TMP17(–40…+105°C), AD22103 (0…+100°C) и др. В блоке ГТ6.0.8 используется процессор модели AD22103. Совмещение источника питания процессора и источника эталонного напряжения АЦП позволяет устранить влияние дрейфа питающего напряжения. Ошибка ±2,5°С, линейность ±0,5°С.

Датчики, применяемые для системы мониторинга:

ЗАО «Триада- Холдинг»

Струнный датчик напряжения.

Струнный датчик напряжения используется для измерения напряжений. Состоит из катушки и струнного элемента с выпусками из металлических стержней с обоих концов. Датчики приваривают к арматурному каркасу или крепят на поверхность металлической конструкции. Датчики отличает повышенная прочность, надежность и герметичность. Данные с датчиков можно считывать как в индивидуальном режиме, так и составе системы сбора данных.

Достоинства: прочный, надежный, простой в работе, подходит для использования при считывании и накоплении данных в дистанционном режиме, герметичен (водонепроницаем), калибруется индивидуально, большая длина кабеля не влияет на устойчивость сигнала, не реагирует на изгибание, встроенный термистор.

Рис. 1.12 Общий вид датчика напряжений.

Замоноличиваемый струнный тензометр.

Замоноличиваемые струнные тензометры фирмы Soil Instruments предназначены для измерения деформаций в железобетонных конструкциях. Измерительный сенсор датчика состоит из струнного элемента, прикрепленного к специальным фланцам на концах корпуса датчика и вторичного преобразователя в виде электромагнитной катушки.

Корпус датчика изготовлен из нержавеющей стали. Измерительная база составляет 150 мм. Перед заливкой бетона датчик можно крепить к арматуре обычной вязальной проволокой или создавать 2-, 3- или 4-направленную розетку, обеспечивая, таким образом, возможность измерения деформаций в нескольких направлениях. Кроме того, датчик можно замоноличивать в бетонный блок для последующего замоноличивания всего блока (с установленным датчиком внутри) в новую конструкцию или в предварительно прорезанные отверстия в существующей конструкции. После замоноличивания датчика блок с электромагнитной катушкой, установленный на корпусе датчика, фиксирует любые деформации в конструкции.

Датчики можно опрашивать индивидуально либо автоматически в дистанционном режиме (если они являются частью системы сбора данных).

Кабели от датчиков прокладывают к считывающему устройству или измерительному пункту, и их, так же как и датчик, следует предохранять от повреждений во время заливки бетона.

Рис. 1.13 Замоноличиваемый струнный тензометр.

Беспроводной датчик наклона для измерения относительных смещений конструкции.

 

Электроуровни представляют собой жидкостные датчики, не содержащие подвижных частей. Они получают питание по мостовой или полумостовой схеме, а их выходная мощность зависит от величины и направления отклонения датчика. В датчик встроены выпрямитель и цифровой радиоприемник. Диапазон работы приемника составляет до 1000 м (в зависимости от модели и условий установки). Для передачи данных в цифровом формате применяется система кодирования сигнала.

Датчик имеет компактные размеры. Устанавливать датчик следует с таким расчетом, чтобы он не был подвержен температурным воздействиям, а также, чтобы при установке и в процессе эксплуатации имелась возможность проводить его обнуление.

Конструкция датчика предполагает установку непосредственно на поверхность конструкции. Датчик потребляет очень мало энергии и не создает электромагнитных помех.

Достоинства прибора: беспроводная связь между датчиком и накопителем данных, срок службы 10 лет (при считывании данных каждый час), передача данных в цифровом формате обеспечивает высокое качество и безопасность работы, возможность построения полного профиля вертикальных смещений, возможность автоматизации работы с помощью программного обеспечения «I-Site».

Рис. 1.14 Беспроводной датчик наклона.

Струнный датчик нагрузки.

Струнный датчик нагрузки состоит из стального корпуса цилиндрической формы со встроенными струнными чувствительными элементами (до 6 штук) для измерения сжатия цилиндра под действием нагрузки. Прочный многожильный кабель с оплеткой из ПВХ используется для соединения датчика со считывающим устройством через терминал. Как вариант возможно подключение датчиков напрямую к считывающему устройству. Для распределения нагрузки и компенсации неточностей выравнивания при установке под датчик помещают опорную плиту. Еще одну опорную плиту располагают между датчиком и анкером или устройством для натяжения болтов. Чтобы обеспечить получение надежных результатов, плиту замоноличивают так, чтобы ее верхняя грань была установлена плоско и перпендикулярно болту или кабелю.

Терминал требуется для соединения каждого чувствительного элемента датчика. (Показания усредняются считывающим устройством, и значение представляется на дисплее в инженерных единицах).

Рис. 1.15 Струнный датчик нагрузки.

Струнный датчик давления грунта.

Струнные датчики давления грунта предназначены для измерения давления в грунтовых массивах или насыпных конструкциях. Плоский элемент круглой формы состоит из двух сваренных по периферии пластин из нержавеющей стали, узкий зазор между которыми заполнен гидравлическим маслом; струнный преобразователь соединен с плоским элементом короткой стальной трубкой, образуя закрытую гидравлическую систему.

Датчик (элемент и преобразователь) устанавливают в среде, за которой осуществляется наблюдение, а армированный кабель соединяет его с терминалом, портативным считывающим устройством или накопителем данных. Точность показаний не зависит от длины кабеля.

Рис. 1.16 Струнный датчик давления грунта.