Акселерометр-наклономер АН-Д3

Описание

Производитель: Собственное производство
Акселерометр-наклономер АН-Д3 — средство измерения угла наклона и колебательных ускорений строительных конструкций в системах мониторинга строительных конструкций СМИК. В устройстве совмещен функционал инклинометра и прецизионного акселерометра сверхмалых ускорений в диапазоне 0-40Гц

Области применения:


Промышленное и гражданское строительство

— Системы мониторинга строительных сооружений с целью определения кренов, прогибов и деформаций несущих конструкций, балок, ригелей, оснований и фундаментов

— Системы мониторинга напряженно-деформированного состояния большепролетных конструкций и высотных сооружений, мостов, антенных опор

— Комплексы частотной диагностики строительных конструкций с целью пределение износа и остаточного прочностного ресурса конструкции по частоте и декременту затухания собственных колебаний зданий, строительной конструкций

Атомная энергетика

-Системы статического и динамического мониторинга эксплуатируемых объектов использования атомной энергии по СТО-СРО-С 60542960 00043-2015

Ветроэнергетика

-Виброчастотный мониторинг напряженно-деформированного состояния опор ветрогенераторов


Основные возможности АН-Д3

В АН-Д3 совмещены две функции инклинометра (контроль изменения углов наклона строительной конструкции) и акселерометра (измерение ускорений строительных конституций), работающем в диапазоне 0(DC)-20ГЦ.

Благодаря своему принципу работы возможно измерение колебаний в диапазоне от 0(DC), чего невозможно добиться, используя акселерометры и сейсмоприемники с пьезокерамическими, электронно-молекулярными, струнными первичными преобразователями или первичными преобразователями на решетках Брегга, у которых нижняя граница измеряемых частот находится в интервале 0,1 -0,5Гц. MEMS-акселерометры не обладают требуемой чувствительностью.

АН-Д3 разработан специально под задачи систем мониторинга строительных конструкций. При разработке был учтен многолетний опыт применения инклинометров серии ИН-Д3.

В АН-Д3 реализован:

— высокий уровень помехозащищенности цифровой линии

— контроль собственного состояния акселерометра, передача информации о состоянии

— запись в файл значений ускорений

— расчет среднего значения и максимального значения ускорений строительных конструкций за заданный период

— точная синхронизация по времени измерений нескольких акселерометров АН-Д3 дает возможность проводить анализ колебаний строительных конструкций с нескольких акселерометров

Реализована возможность установки акселерометров АН-Д3 и инклинометров ИН-Д3 на одной последовательной измерительной линии: для построения совмещенной измерительной цепи нужна одна витая пара.

Применение АН-Д3 позволяет:

— увеличить количество измерительных каналов на один датчик, без увеличения количества кабельных линий. К двум каналам статических измерений угла наклона добавляется два канала динамических измерений колебательных ускорений.

— снизить стоимость системы мониторинга строительных конструкций за счёт уменьшения количества применяемых датчиков.

— снизить стоимость развертывания системы мониторинга за счёт уменьшения количества установочных элементов, соединительных кабелей, коммутационного оборудования. Нет необходимости ставить внешние АЦП, т.к. передача данных осуществляется по цифровым каналам RS-485.

Особенности исполнения:


— 4 измерительных канала передачи данных: X,Y-углы наклона, X,Y-ускорения,

— Передача данных по 2-х проводной линии RS-485

— Поддержка протокола ModBUS,

— Решение IP31, IP65

— Контроль состояния оборудования, передача данных об ошибках в измерительном канале.

— Различные диапазоны измерения углов ±720, ±3600 ±7200, 21600, 36000 угл. сек

-Возможность подключения инклинометров и акселерометров на один кабель «витая пара»


Основные технические характеристики:





Модельный ряд
АН-Д3 720
АН-Д3 3600
АН-Д3 7200
АН-Д3 21600
АН-Д3 36000


Параметры измерения ускорений


1
Диапазон измерения ускорений (амплитудное значение), м/с2
3,4х10-2
1,7х10-1
3,4х10-1
1
1,7


2
Коэффициент преобразования на базовой частоте 1Гц,
1 (цифровой выход)


3
Отклонение значения коэффициента преобразования от номинального, не более, T
Нелинейность амплитудной характеристики, не более, U
Диапазон рабочих частот, Гц
0[DC]-40


6
Неравномерность АЧХ относительно значения на частоте 1Гц в полосе рабочих частот, не более, дБ
3


7
Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения ускорений на частоте 1Гц, не более, % от диапазона
10


Параметры измерения угла наклона


8
Диапазон измерений углов наклона, угловые секунды
720
3600
7200
21600
36000


9
Пределы допускаемой основной приведённой к полному диапазону измерений погрешности измерений угла наклона, %
±0,5


10
Пределы допускаемой дополнительной приведённой к полному диапазону измерений погрешности, вызванная изменением температуры на 1ºС, %
±0,005


11
Температурный дрейф нуля, вызванный изменением температуры на 1ºС, % от полного диапазона измерений
±0,005


Общие характеристики


12
Тип выходного сигнала
интерфейс RS-485


13
Градуировочная характеристика по углам наклона и амплитудному значению ускорений
Линейная функция преобразования


14
Рабочий температурный диапазон
от – 40 до + 50°С


15
Угол между радиальными измерительными осями преобразователя, º
90 ±1


16
Пылевлагозащищённость, степень защиты IP
31, 65


17
Протокол обмена
ModBus TCP, запись в файл


18
Количество измерителей в одной измерительной цепи
до 10


19
Общая длина кабельной линии, м
до 800


20
Напряжение питания у измерителей, В
от 9 до 28


21
Потребляемый ток, не более, мА
40


22
Габаритные размеры корпуса преобразователя (ϕ х высота), мм
80х105


23
Габаритные размеры корпуса электронного блока, мм
98x64x34


24
Масса измерителя, кr
0,45


25
Назначенная наработка на отказ, часов, не менее
10000


26
Средний срок службы, лет, не менее
10






Принцип работы:

Акселерометр-наклономер АН-Д3 состоит из первичного преобразователя и электронного блока в состав которого входит: электронный модуль аналогового преобразования, модуль аналогово-цифрового преобразования, модуль цифровой обработки сигнала. Корпус имеет 3 опорных винта, с помощью которых производится точная установка измерителя на объекте. Первичный преобразователь акселерометра-наклономера представляет собой заполненную электролитом ампулу с пятью токовыводами. Маятник, подвешенный на нерастяжимой нити, являющийся центральным электродом, и четыре боковых электрода образуют мостовую измерительную схему. При наклоне или ускорении преобразователя изменяются расстояния между центральным электродом-маятником и боковыми электродами в двух взаимоперпендикулярных направлениях (при воздействии ускорений изменение положения маятника вызвано силой инерции). Это приводит к изменению электрических сопротивлений заполненных электролитом межэлектродных полостей. Электронный модуль аналогового преобразования, отслеживая указанные изменения, вырабатывает электрические сигналы, величины которых определяют суммарный вклад составляющих углов наклона и воздействующих на маятник ускорений по двум измерительным осям.

Полученный электрический сигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию и последующей цифровой обработке:

— Для выделения составляющей ускорения в полученном сигнале применяется: передискретизация сигнала на более высокую частоту, подавление сигнала в области высоких частот, цифровая корректирующая фильтрация для выравнивания АЧХ в области полезных частот.

— Для выделение составляющей угла наклона применяется усреднение цифрового сигнала на большом интервале измерений.

Для синхронного измерения ускорений с нескольких датчиков, например, для расчета взаимных спектров сигналов нескольких акселерометров организованы два буфера FIFO по каждой измерительной оси X и Y. Это позволяет передавать по одной линии результаты измерений нескольких датчиков без потери синхронизации. Данные из буфера FIFO передаются по цифровому интерфейсу полудуплексной линии RS-485 по помехозащищенному протоколу.



Сведения о сертификации:


Измерители зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений под номером 71342-18. Свидетельство об утверждении типа (сертификат) RU.C.28.070.A №70053. Срок действия до 01 июня 2023г.