АН-Д3 Акселерометр-наклономер
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 0-20 Гц.
Области применения
Промышленное и гражданское строительство
Системы мониторинга строительных сооружений с целью определения кренов, прогибов и деформаций несущих конструкций, балок, колон, оснований и фундаментов
Атомная энергетика
Системы статического и динамического мониторинга эксплуатируемых объектов использования атомной энергии по СТО-СРО-С 60542960 00043-2015
Основные возможности АН-Д3
В АН-Д3 совмещены две функции инклинометра (контроль изменения углов наклона строительной конструкции) и акселерометра (измерение ускорений строительных конституций), работающего в диапазоне 0-20 Гц.
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
- точная синхронизация по времени измерений нескольких акселерометров АН-Д3 дает возможность проводить анализ колебаний строительных конструкций с нескольких акселерометров
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
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.
Технические характеристики
| Модельный ряд | Параметры измерения ускорений | Диапазон измерений углов наклона, угловые секунды |
|---|---|---|
| АН-Д3 720 |
3,4х10-2 |
720 |
| АН-Д3 3600 |
1,7х10-1 |
3600 |
| АН-Д3 7200 |
3,4х10-1 |
7200 |
| АН-Д3 21600 | 1 | 21600 |
| АН-Д3 36000 | 1,7 | 36000 |
| Коэффициент преобразования на базовой частоте 1Гц | 1 (цифровой выход) |
|---|---|
| Отклонение значения коэффициента преобразования от номинального, не более, % | 5 |
| Нелинейность амплитудной характеристики, не более, % | 5 |
| Диапазон рабочих частот, Гц | 0[DC]-20 |
| Неравномерность АЧХ относительно значения на частоте 1Гц в полосе рабочих частот, не более, дБ | 3 |
| Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения ускорений на частоте 1Гц, не более, % от диапазона | 10 |
| Параметры измерения угла наклона | |
| Пределы допускаемой основной приведённой к полному диапазону измерений погрешности измерений угла наклона, % | ±0,5 |
| Пределы допускаемой дополнительной приведённой к полному диапазону измерений погрешности, вызванная изменением температуры на 1ºС, % | ±0,005 |
| Температурный дрейф нуля, вызванный изменением температуры на 1ºС, % от полного диапазона измерений | ±0,005 |
| Общие характеристики | |
| Тип выходного сигнала | интерфейс RS-485 |
| Градуировочная характеристика по углам наклона и амплитудному значению ускорений | Линейная функция преобразования |
| Рабочий температурный диапазон | от – 40 до + 50°С |
| Угол между радиальными измерительными осями преобразователя, º | 90 ±1 |
| Пылевлагозащищённость, степень защиты IP | 31, 65 |
| Протокол обмена | ModBus TCP, запись в файл |
| Количество измерителей в одной измерительной цепи | до 10 |
| Общая длина кабельной линии, м | до 800 |
| Напряжение питания, В | от 9 до 28 |
| Потребляемый ток, не более, мА | 40 |
| Габаритные размеры корпуса преобразователя (ϕ х высота), мм | 80х105 |
| Масса измерителя, кr | 0,45 |
| Назначенная наработка на отказ, часов, не менее | 10000 |
| 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 выделения 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.
