Приборы

Некоторые волоконно-оптические датчики могут использоваться в ситуациях, в которых электронные устройства либо вообще нельзя использовать, либо такое использование сопровождается значительными трудностями и расходами.

Специалистами НПК «Мониторинг-Центр» ведутся интенсивные работы по созданию систем строительного мониторинга на базе волоконно-оптических измерительных систем. Сегодня НПК «Мониторинг-Центр» предлагает датчики деформаций и температуры, которые могут быть использованы в широком классе задач по обеспечению контроля уровня безопасности здания. Работы по исследованию характеристик датчиков в лабораторных условиях проводятся с целью определения наиболее рациональных конструкций, также начато внедрение систем мониторинга в строительную практику (См. «Технологии строительства» №№ 1, 3, 4, 2005).

Разработанные цилиндрические датчики деформаций и температуры обладают высокими техническими характеристиками (Табл. 1) и могут быть использованы в самых различных строительных конструкциях или специфических условиях эксплуатации (Табл. 3) для обеспечения жесткого контроля и фиксации возможного аварийного события. В комплект контрольно-измерительной аппаратуры входит также измеритель сигнала волоконно-оптических датчиков (ИСВОД), разработанный для регистрации данных с волоконно-оптических датчиков с отображением результатов измерений на ЖКИ дисплее. ИСВОД имеет возможность хранения результатов измерений в энергонезависимой памяти с привязкой ко времени и дате проведения измерений (32756 ячеек памяти), а также возможность управления измерителем мощности с помощью ПЭВМ, считывание и просмотр результатов измерений на ПЭВМ. Технические характеристики мультиметра приведены в Табл. 3.

Волоконно-оптические системы строительного мониторинга, обладая высокой точностью и «неприхотливостью» с точки зрения стабильности, долговечности и режима работы в сложных условиях эксплуатации (например, возможность заделки в железобетонные конструкции), во многих случаях не имеют конкуренции как инструмент контроля уровня безопасности. Такие системы защищают дома и сооружения от возможных аварийных событий, не делая разницы между техногенными или природными причинами их происхождения. На пульт оператора приходит сигнал превышения заданных границ контролируемой деформации или температуры, а дальше эксперты «Мониторинг-Центра» анализируют полученную информацию о «здоровье» здания, прогнозируют развитие ситуации и составляют рекомендации по выработке наилучшего решения. Зафиксированное аварийное событие в самом начале развития — это реальная безопасность, которую создает волоконно-оптическая система строительного мониторинга.

 

Табл. 1. Характеристики волоконно-оптических датчиков температуры и деформаций

Наименование параметра	Датчик температуры	Цилиндрический датчик деформаций
Диапазон измеряемых параметров	-60...+300 С	0...0,001
Погрешность измерения	0,25%	0,5%
Удаленность места управления и регистрации измерений от наблюдаемого объекта	До 1000 м	До 500 м
Размеры чувствительного элемента	Диаметр 0,2...0,5 мм Длина 1,5...2,0 мм	Диаметр 20 мм Длина 50 мм
Количество измерительных каналов	1...4	1...8
Время одного цикла опроса измерительных каналов	1 сек	10 сек
Потребляемая мощность	Не более 5 Вт	Не более 2 Вт

 

Табл. 2. Характеристики ИСВОД

Наименование параметра	Значение параметра
Излучатель
Длина волны излучения	820 нм (-30 +70), 1300 нм (-30 +70)
Тип оптического разъема	ST
Приемник
Диапазон измерения входной опт. мощности по каждому каналу	0...-30 дБ
Погрешность расчета относительной мощности при уровнях сигналов на входах каналов 0 Дб	не более 0,1 %
Диапазон отображаемых значений относительной мощности	+9...-36 дБ
Тип оптического разъема	ST
Питание адаптер	~220В/=9В
Габариты	120x70x35 мм

 

Табл. 3. Применение волоконно-оптических датчиков ЗАО «Мониторинг-Центр» в строительных конструкциях и сооружениях

Применение: элементы сооружений области строительства	Цилиндрический датчик деформаций	Датчик температуры
Фундаментные плиты	+
Надземные конструкции, колонны, ригели, плиты	+
Вентилируемые фасады	+	+
Режимные скважины, грунты оснований		+
Высокотемпературное производство	+	+
Шахты	+	+
Особые климатические условия		+

Принципиально новым подходом в организации мониторинга строительного сооружения стала организация контроля технического состояния строительной конструкции на базе стержневого волоконно-оптического датчика деформаций (СВОДД) и волоконно-оптического датчика грунтового (ВОДГ) - для измерения контактных напряжений по подошве фундамента. Система мониторинга на базе СВОДД, ВОДГ и ИСВОД реализована на строительстве многофункционального комплекса "Градэкс" (инвестор - концерн "МонАрх"). Технические характеристики и схемы действия этих датчиков представлены ниже.

Табл. 3. Технические характеристики Комплекса измерения деформаций на базе СВОДД

Наименование параметра	Величина
Диапазон измеряемой относительной деформации	-0…2·10-2
Погрешность измерения	1,5%
Порог чувствительности	10 µε
Удалённость объекта контроля	Не более 3000 м
Потребляемая мощность	Не более 2 Вт
Температура эксплуатации	-30…+60°C
Устойчивость к коррозии	Да
Влажность при эксплуатации	0…100%
Срок службы	Не менее 10 лет
Размеры корпуса датчика	60мм х 60мм х 20мм
Диапазон измерительной базы	0,1 … 1,0 м

Конструктивная схема стержневого волоконно-оптического датчика деформации (СВОДД)

Табл. 4. Технические характеристики Комплекса измерения деформаций на базе ВОДГ

Наименование параметра	Величина
Диапазон измеряемого давления	0…10 кГс/см2
Погрешность измерения	2%
Порог чувствительности	кГс/см2
Удалённость объекта контроля	Не более 3000 м
Потребляемая мощность	Не более 2 Вт
Температура эксплуатации	-20…+40°C
Устойчивость к коррозии	Да
Влажность при эксплуатации	0…100%
Срок службы	Не менее 10 лет
Размеры корпуса датчика	D=Ø180 мм h=20 мм

Конструктивная схема волоконно-оптического датчика грунтового (ВОДГ)