WO2015060745A1 - Alarm method and device for monitoring integrity of structure - Google Patents

Alarm method and device for monitoring integrity of structure Download PDF

Info

Publication number
WO2015060745A1
WO2015060745A1 PCT/RU2014/000334 RU2014000334W WO2015060745A1 WO 2015060745 A1 WO2015060745 A1 WO 2015060745A1 RU 2014000334 W RU2014000334 W RU 2014000334W WO 2015060745 A1 WO2015060745 A1 WO 2015060745A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
accelerometer
frequency
destruction
values
vibrations
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000334
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Максим Владимирович СОМОВ
Original Assignee
Максим Владимирович СОМОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Максим Владимирович СОМОВ filed Critical Максим Владимирович СОМОВ
Publication of WO2015060745A1 publication Critical patent/WO2015060745A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0033—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining damage, crack or wear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration

Definitions

  • the invention relates to the field of security alarms for monitoring the integrity of structures, in particular building.
  • the closest analogue of the claimed invention is a combined security detector IO-315-10 “Shoroh-3” (information from the Internet www.rielta.ru) and a method for determining the effect on a structure using a vibration sensor implemented in this detector.
  • the task to which the claimed invention is directed is to create a method for determining the effect on a structure, suitable for use on any structures, including glazed ones, and increasing the information content of the signal.
  • Other tasks are the creation of a device in which the above method is implemented, the creation of a method for determining structural integrity using a pulse generator suitable for use in the above device, as well as the expansion of the arsenal of devices for this purpose.
  • the problem is solved by creating a method for determining the impact on the structure using a motion sensor, characterized in that an accelerometer is used as a motion sensor and the destruction of the structure is established by measuring with the help of an accelerometer the frequency and amplitude of their own structural vibrations arising after exposure to the structure of a force that can cause destruction, while the destruction is established when the values of the indicated frequency deviate from the values of the natural vibration frequency of the whole structure or in the absence of the structural vibration frequency.
  • the problem is also solved by creating a device for determining the impact on the structure containing the motion sensor, characterized in that the motion sensor is an accelerometer, said accelerometer is connected to an amplitude detector, which, when the specified amplitude value is exceeded, controls the structure vibration frequency control circuit and when the frequency values deviate natural vibrations of the structure from the values of the frequency of natural vibrations of the whole structure or in the absence of the natural frequency Instruction is formed signal indicating the destruction of the structure.
  • the problem is solved by using, in particular in the above device, a method for determining structural integrity using a pulse generator, where the pulse generator is adjusted so that after its start the moment of pulses coincides with the voltage values corresponding to the peak of each vibration of the structure as a whole, when this, the pulse generator starts automatically when it affects the design and when the voltage values do not coincide with the indicated voltage values, corresponding to the peaks of the structural vibrations, or in the absence of structural vibrations, structural failure is established, the impact on the structure is a force that can cause structural failure.
  • the force that can cause structural failure is preferably determined using an amplitude detector
  • the pulse generator is preferably a rectangular pulse generator
  • voltage values are preferably obtained using a DC voltmeter connected to a transistor switch controlled by a pulse generator.
  • the technical result of the claimed invention is the provision of the possibility of using the method on glazed structures and improving the reliability of determining structural failure. This provides the opportunity to determine the impact on the structure and the fact of the destruction of the structure.
  • the claimed method and device are suitable for monitoring the integrity of building structures made of glass, brick, concrete, foam blocks and other materials.
  • Figure 2 An example of the placement of the detector on a controlled structure
  • a device in which the claimed method is implemented includes an acceleration sensor and a signal processing unit as a motion sensor.
  • the sensor is capable of measuring vibration, the frequency of natural vibrations of the structure and their attenuation, preferably in a three-dimensional coordinate system. Determining the state of structural integrity and the nature of the effect on the structure is carried out by analyzing the signals coming from the accelerometer, which can be located on the surface of the structure so that one of its sensitivity axes is perpendicular to the surface, and the other two are parallel. In a preferred embodiment, the surface is in a vertical position, so that the two sensitivity axes of the accelerometer are parallel to the ground and the third perpendicular.
  • the signal analysis is carried out by comparing the data of the force of influence, the frequency of natural vibrations of the structure obtained from the accelerometer when it is exposed to the structure controlled by it, with the values recorded in the detector's memory based on data obtained experimentally or by mathematical calculation.
  • the destruction of the structure is established on the basis of the values of the frequency of its own vibrations measured in the axes of the accelerometer ⁇ , ⁇ and ⁇ .
  • the measurement of the natural vibration frequency of a structure occurs when a force is applied to it that can cause natural vibrations in it. Measurement takes place automatically after determining the impact on the structure.
  • the presence of natural vibrations of the structure is established by determining their attenuation. It is preferable to determine the attenuation after measuring 10 structural vibrations at a frequency of at least 20 Hz.
  • the impact on the structure is determined based on the signals of the accelerometer, which converts the acceleration of the structure in the axes ⁇ , ⁇ , ⁇ into electrical signals.
  • the detector threshold is set based on the material, area,
  • a triaxial accelerometer is preferably used as an accelerometer.
  • the detector is an aluminum or plastic case of a rectangular shape with a through hole and a platform for
  • An accelerometer is located in the housing, preferably so that its axes of sensitivity to acceleration are perpendicular and parallel to the ground level. In this case, in each of the sensitivity axes of the accelerometer there is an acceleration of gravity caused by the action of gravity. The values of these forces in the form of electrical signals are transmitted to
  • microcontroller which on the basis of their values determines the position of the detector in space and, in the event of deviations from the set value, generates an “impact” signal at its output.
  • the signal arrives at the microcontroller, which captures the data coming from the accelerometer, compares it with the set threshold values corresponding to the unacceptable effect on the structure, and generates an “impact” signal at its output.
  • the microprocessor 130 corresponding to the effect on the structure and measures the natural vibrations of the structure and their attenuation based on the signals received from the accelerometer. If the frequency of the natural vibrations of the structure differs from the reference frequency for the whole structure, the microprocessor generates a signal at its output that indicates the destruction of the structure, for example, a signal
  • the transistor switches are controlled by a rectangular pulse generator 7, the frequency of which f 145 is tuned to the frequency of free vibrations of the controlled structure as a whole and.
  • amplitude detectors form control signals to start the generator
  • the generator begins to form pulses 14 in the amount of n, of duration 16 (t).
  • the pulses of the generator give the command to measure voltmeters and control the transistor switches that open at time t, during which the voltage is measured V. The measurement takes place n times. If the frequency and phase
  • the controlled frequency of natural vibrations of the structure will change, the moment of voltage measurement will no longer coincide with the maximum amplitude of each harmonic oscillation.
  • the stress values obtained n times will determine the change in the parameters of the controlled structure, such as the frequency of its own vibrations 17 and their attenuation. The results of the comparison establish the integrity
  • the microcontroller 8 which sends a “destruction” signal to the executive relay 10. Also, the microcontroller blocks the result of voltage comparison by the signal of the amplitude detector, provided that information about the next action construction. In this case 170 measurements begin from the moment of the last exposure.
  • the actuating relay 9 is activated when the threshold is turned in any of the amplitude detectors in the sensitivity axes of the accelerometer ⁇ , ⁇ , ⁇ and generates a signal “effect on the structure”.

Abstract

The invention relates to the field of security alarms and to a method for establishing an effect on a structure by means of using a motion sensor in the form of an accelerometer, establishing structural destruction by means of using the accelerometer for measuring the frequencies and amplitudes of structural oscillations after the structure is acted upon by a force capable of causing destruction, and establishing that destruction has occurred when indicated frequency values deviate from the frequency values of the oscillations of the structure as a whole, or when no structural oscillation frequency exists. The invention additionally relates to a device for establishing an effect on a structure, said device containing a motion sensor in the form of an accelerometer. The invention additionally relates to a method for determining the integrity of a structure by using an accelerometer and a pulse-generator, whereby the pulse-generator is set so that, following the activation thereof, the angular momentum thereof coincides with voltage values corresponding to the peak of each oscillation of the structure when in an undamaged state. The technical result of the invention consists in providing the ability for using the method in conjunction with glassed structures, and in increasing reliability when determining the destruction of a structure.

Description

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ  METHOD AND DEVICE FOR ALARM CONTROL
ЦЕЛОСТНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ  CONSTRUCTION INTEGRITY
Область техники, к которой относится изобретение FIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области охранных сигнализаций для контроля целостности конструкций, в частности строительных. The invention relates to the field of security alarms for monitoring the integrity of structures, in particular building.
Предшествующий уровень техники State of the art
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является извещатель охранный совмещённый ИО-315-10 «Шорох-3» (сведения из сети Интернет www.rielta.ru) и реализуемый в данном извещателе способ установления воздействия на конструкцию с использованием вибрационного датчика. The closest analogue of the claimed invention is a combined security detector IO-315-10 “Shoroh-3” (information from the Internet www.rielta.ru) and a method for determining the effect on a structure using a vibration sensor implemented in this detector.
Основными недостатками данного аналога является невозможность контроля остеклённых конструкций, а также недостаточная информативность формируемого сигнала, поскольку не происходит сравнения характеристик целой и разрушенной конструкций. Разрушение контролируемой конструкции возможно определить только косвенно, на основании данных о силе воздействия на конструкцию, в связи с чем разрушение конструкции невозможно определить достоверно.  The main disadvantages of this analogue are the inability to control glazed structures, as well as the lack of information content of the generated signal, since there is no comparison of the characteristics of the whole and destroyed structures. The destruction of a controlled structure can only be determined indirectly, on the basis of data on the force acting on the structure, and therefore the destruction of the structure cannot be determined reliably.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Задачей, на которую направлено заявленное изобретение, является создание способа установления воздействия на конструкцию, подходящего для использования на любых конструкциях, в том числе остекленных и повышение информативности сигнала. Другими задачами являются создание устройства, в котором реализуется вышеуказанный способ, создание способа определения целостности конструкции при помощи генератора импульсов, подходящего для использования в вышеуказанном устройстве, а также расширение арсенала устройств подобного назначения. The task to which the claimed invention is directed is to create a method for determining the effect on a structure, suitable for use on any structures, including glazed ones, and increasing the information content of the signal. Other tasks are the creation of a device in which the above method is implemented, the creation of a method for determining structural integrity using a pulse generator suitable for use in the above device, as well as the expansion of the arsenal of devices for this purpose.
Задача решается за счет создания способа установления воздействия на конструкцию с использованием датчика движения, отличающегося тем, что в качестве датчика движения используют акселерометр и устанавливают разрушение конструкции путем измерения при помощи акселерометра частоты и амплитуды собственных колебаний конструкции, возникающих после воздействия на конструкцию силы, способной вызвать разрушение, при этом разрушение устанавливают при отклонении значений указанной частоты от значений частоты собственных колебаний целой конструкции или при отсутствии частоты колебаний конструкции. The problem is solved by creating a method for determining the impact on the structure using a motion sensor, characterized in that an accelerometer is used as a motion sensor and the destruction of the structure is established by measuring with the help of an accelerometer the frequency and amplitude of their own structural vibrations arising after exposure to the structure of a force that can cause destruction, while the destruction is established when the values of the indicated frequency deviate from the values of the natural vibration frequency of the whole structure or in the absence of the structural vibration frequency.
Также задача решается за счет создания устройства для установления воздействия на конструкцию, содержащее датчик движения, отличающегося тем, что датчик движения представляет собой акселерометр, указанный акселерометр соединен с амплитудным детектором, запускающим при превышении заданного значения амплитуды схему контроля частоты колебаний конструкции и при отклонении значений частоты собственных колебаний конструкции от значений частоты собственных колебаний целой конструкции или при отсутствии частоты собственных колебаний конструкции формируется сигнал, свидетельствующий о разрушении конструкции.  The problem is also solved by creating a device for determining the impact on the structure containing the motion sensor, characterized in that the motion sensor is an accelerometer, said accelerometer is connected to an amplitude detector, which, when the specified amplitude value is exceeded, controls the structure vibration frequency control circuit and when the frequency values deviate natural vibrations of the structure from the values of the frequency of natural vibrations of the whole structure or in the absence of the natural frequency Instruction is formed signal indicating the destruction of the structure.
Также задача решается за счет используемого, в частности в вышеуказанном устройстве, способа определения целостности конструкции при помощи генератора импульсов, где генератор импульсов настраивают таким образом, чтобы после его запуска момент импульсов совпадал со значениями напряжения, соответствующими пику каждого колебания конструкции в целом состоянии, при этом генератор импульсов запускается автоматически при воздействии на конструкцию и при при несовпадении с указанными значениями напряжения полученных значений напряжения, соответствующих пикам колебаний конструкции, или при отсутствии колебаний конструкции устанавливают разрушение конструкции, воздействие на конструкцию представляет собой силу, способную вызвать разрушение конструкции. При этом силу, способную вызвать разрушение конструкции, предпочтительно, определяют с помощью амплитудного детектора, генератор импульсов, предпочтительно, представляет собой генератор прямоугольных импульсов, значения напряжений, предпочтительно, получают при помощи вольтметра постоянного тока, связанного с транзисторным ключом, управляемым генератором импульсов.  Also, the problem is solved by using, in particular in the above device, a method for determining structural integrity using a pulse generator, where the pulse generator is adjusted so that after its start the moment of pulses coincides with the voltage values corresponding to the peak of each vibration of the structure as a whole, when this, the pulse generator starts automatically when it affects the design and when the voltage values do not coincide with the indicated voltage values, corresponding to the peaks of the structural vibrations, or in the absence of structural vibrations, structural failure is established, the impact on the structure is a force that can cause structural failure. In this case, the force that can cause structural failure is preferably determined using an amplitude detector, the pulse generator is preferably a rectangular pulse generator, voltage values are preferably obtained using a DC voltmeter connected to a transistor switch controlled by a pulse generator.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности использования способа на остекленных конструкциях и повышение достоверности определения разрушения конструкции. При этом обеспечивается возможность определения воздействия на конструкцию и факт разрушения конструкции. Заявленные способ и устройство подходят для контроля целостности строительных конструкций из стекла, кирпича, бетона, пеноблоков и других материалов. Краткое описание чертежей The technical result of the claimed invention is the provision of the possibility of using the method on glazed structures and improving the reliability of determining structural failure. This provides the opportunity to determine the impact on the structure and the fact of the destruction of the structure. The claimed method and device are suitable for monitoring the integrity of building structures made of glass, brick, concrete, foam blocks and other materials. Brief Description of the Drawings
Фиг.1 Принципиальная схема работы извещателя Figure 1 Schematic diagram of the detector
Фиг.2 Пример размещения извещателя на контролируемой конструкции  Figure 2 An example of the placement of the detector on a controlled structure
Фиг.З Способ контроля частоты и затухания колебаний конструкции  Fig.Z Method for controlling the frequency and attenuation of structural vibrations
Лучший вариант осуществления заявленного изобретения The best embodiment of the claimed invention
Устройство, в котором реализуется заявленный способ, содержит в качестве датчика движения датчик ускорения и блок обработки сигнала. Датчик способен измерять вибрацию, частоту собственных колебаний конструкции и их затухание, предпочтительно в трёх мерной системе координат. Определение состояния целостности конструкции и характер воздействия на конструкцию происходит путем анализа сигналов, поступающих с акселерометра, который может быть расположен на поверхности конструкции таким образом, что одна из осей его чувствительности расположена перпендикулярно поверхности, а две другие параллельно. В предпочтительном варианте поверхность находится в вертикальном положении, таким образом, что две оси чувствительности акселерометра расположены параллельно уровню земли, а третья перпендикулярно. A device in which the claimed method is implemented includes an acceleration sensor and a signal processing unit as a motion sensor. The sensor is capable of measuring vibration, the frequency of natural vibrations of the structure and their attenuation, preferably in a three-dimensional coordinate system. Determining the state of structural integrity and the nature of the effect on the structure is carried out by analyzing the signals coming from the accelerometer, which can be located on the surface of the structure so that one of its sensitivity axes is perpendicular to the surface, and the other two are parallel. In a preferred embodiment, the surface is in a vertical position, so that the two sensitivity axes of the accelerometer are parallel to the ground and the third perpendicular.
Анализ сигнала осуществляют методом сравнения данных силы воздействия, частоты собственных колебаний конструкции, полученных с акселерометра при воздействии на контролируемую им конструкцию, со значениями, записанными в память извещателя исходя из данных, получаемых экспериментальным путем или методом математического расчёта.  The signal analysis is carried out by comparing the data of the force of influence, the frequency of natural vibrations of the structure obtained from the accelerometer when it is exposed to the structure controlled by it, with the values recorded in the detector's memory based on data obtained experimentally or by mathematical calculation.
Разрушение конструкции устанавливают на основании значений частоты ее собственных колебаний измеряемой в осях акселерометра Χ,Υ и Ζ. Измерение частоты собственных колебаний конструкции происходит при приложении к ней силы, способной вызвать в ней собственные колебания. Измерение происходит автоматически после определения воздействия на конструкцию. Наличие собственных колебаний конструкции устанавливают путем определения их затуханий. Предпочтительно определять затухание после измерения 10 колебаний конструкции при частоте не менее 20 Гц. Воздействие на конструкцию определяется на основе сигналов акселерометра, преобразующего ускорение конструкции в осях Χ,Υ,Ζ в электрические сигналы. Порог чувствительности извещателя устанавливается исходя из материала, площади,The destruction of the structure is established on the basis of the values of the frequency of its own vibrations measured in the axes of the accelerometer Χ, Υ and Ζ. The measurement of the natural vibration frequency of a structure occurs when a force is applied to it that can cause natural vibrations in it. Measurement takes place automatically after determining the impact on the structure. The presence of natural vibrations of the structure is established by determining their attenuation. It is preferable to determine the attenuation after measuring 10 structural vibrations at a frequency of at least 20 Hz. The impact on the structure is determined based on the signals of the accelerometer, which converts the acceleration of the structure in the axes Χ, Υ, Ζ into electrical signals. The detector threshold is set based on the material, area,
105 физических свойств конструкции и помеховой обстановки экспериментальным путём или методом математического расчёта. В качестве акселерометра предпочтительно используют трехосевой акселерометр. 105 physical properties of the structure and the noise environment experimentally or by mathematical calculation. A triaxial accelerometer is preferably used as an accelerometer.
В предпочтительном варианте извещатель представляет собой алюминиевый или пластиковый корпус прямоугольной формы со сквозным отверстием и площадкой для In a preferred embodiment, the detector is an aluminum or plastic case of a rectangular shape with a through hole and a platform for
ПО фиксации на контролируемой конструкции. В корпусе расположен акселерометр, предпочтительно таким образом, чтобы его оси чувствительности к ускорению были перпендикулярны и параллельны уровню земли. В данном случае в каждой из осей чувствительности акселерометра возникает ускорение свободного падения, вызванное действием гравитации. Значения этих сил в виде электрических сигналов поступают наFixation software on a controlled structure. An accelerometer is located in the housing, preferably so that its axes of sensitivity to acceleration are perpendicular and parallel to the ground level. In this case, in each of the sensitivity axes of the accelerometer there is an acceleration of gravity caused by the action of gravity. The values of these forces in the form of electrical signals are transmitted to
115 микроконтроллер, который на основе их значений определяет положение извещателя в пространстве и в случае отклонений от заданного значения формирует на своем выходе сигнал «воздействие». 115 microcontroller, which on the basis of their values determines the position of the detector in space and, in the event of deviations from the set value, generates an “impact” signal at its output.
При попытке взлома защищаемой конструкции к ней прилагаются силы, вызывающие ускорение в осях чувствительности акселерометра, который формирует на When trying to break into the protected structure, forces are applied to it, causing acceleration in the axes of sensitivity of the accelerometer, which forms on
120 своих выходах сигналы в виде напряжений, пропорциональных воздействию сил по осям чувствительности акселерометра. Сигнал поступает на микроконтроллер, который фиксирует данные, поступающие от акселерометра, сравнивает их с установленными пороговыми значениями, соответствующими недопустимому воздействию на конструкцию и формирует на своем выходе сигнал «воздействие». 120 of its outputs signals in the form of voltages proportional to the effects of forces along the sensitivity axes of the accelerometer. The signal arrives at the microcontroller, which captures the data coming from the accelerometer, compares it with the set threshold values corresponding to the unacceptable effect on the structure, and generates an “impact” signal at its output.
125 При разрушении защищаемой конструкции к ней прилагаются силы, вызывающие ускорение в осях чувствительности акселерометра, который формирует на своих выходах сигналы в виде напряжений, пропорциональных воздействию сил по осям чувствительности акселерометра. Сигнал поступает на микроконтроллер, который фиксирует данные, поступающие от акселерометра, сравнивает их со значениями, 125 When the protected structure is destroyed, forces are applied to it, causing acceleration in the axes of sensitivity of the accelerometer, which generates signals at its outputs in the form of voltages proportional to the effects of forces along the sensitivity axes of the accelerometer. The signal arrives at the microcontroller, which captures the data coming from the accelerometer, compares them with the values
130 соответствующими воздействию на конструкцию и производит измерение собственных колебаний конструкции и их затуханий на основе сигналов, полученных с акселерометра. При отличии частоты собственных колебаний конструкции от эталонной частоты для целой конструкции микропроцессор формирует на своём выходе сигнал, свидетельствующий о разрушении конструкции, например, сигнал130 corresponding to the effect on the structure and measures the natural vibrations of the structure and their attenuation based on the signals received from the accelerometer. If the frequency of the natural vibrations of the structure differs from the reference frequency for the whole structure, the microprocessor generates a signal at its output that indicates the destruction of the structure, for example, a signal
135 «разрушение ». Промышленная применимость 135 "destruction". Industrial applicability
Сигнал с установленного в извещателе акселерометра 1, закреплённого на 140 контролируемой конструкции 2 таким образом, чтобы оси его чувствительности 11 (Χ,Υ) были параллельны уровню земли 12, а ось Ζ перпендикулярно, питаемого от схемы стабилизатора напряжения 3, поступает на амплитудные детекторы 4 и через транзисторные ключи 5— на вольтметры постоянного тока 6. Транзисторные ключи управляются генератором прямоугольных импульсов 7, частота которого f 145 настраивается на частоту свободных колебаний контролируемой конструкции в целом состоянии. The signal from the accelerometer 1 installed in the detector, fixed to 140 of the controlled structure 2 so that its sensitivity axes 11 (Χ, Υ) are parallel to the ground level 12, and the ь axis is perpendicular to the voltage stabilizer 3, is fed to amplitude detectors 4 and through transistor switches 5 to DC voltmeters 6. The transistor switches are controlled by a rectangular pulse generator 7, the frequency of which f 145 is tuned to the frequency of free vibrations of the controlled structure as a whole and.
При превышении установленного порога напряжения 15, соответствующего силе воздействия 18, способного вызвать собственные колебания конструкции 13, амплитудные детекторы формируют управляющие сигналы для запуска генератора When exceeding the set voltage threshold 15, corresponding to the force of action 18, which can cause natural vibrations of the structure 13, amplitude detectors form control signals to start the generator
150 прямоугольных импульсов и управлением схемы сравнения микроконтроллера 8. 150 rectangular pulses and a control circuit comparing the microcontroller 8.
Генератор начинает формировать импульсы 14 в количестве п, длительностью 16 (t). Импульсы генератора дают команду к измерению вольтметрам и управляют транзисторными ключами, открывающимися на время t, за которое происходит измерение напряжения V. Измерение происходит п раз. Если частота и фаза The generator begins to form pulses 14 in the amount of n, of duration 16 (t). The pulses of the generator give the command to measure voltmeters and control the transistor switches that open at time t, during which the voltage is measured V. The measurement takes place n times. If the frequency and phase
155 собственных колебаний конструкции совпадает с частотой и фазой генератора импульсов, момент измерений напряжения будет совпадать с максимальной амплитудой каждого гармонического колебания. Полученные п раз значения напряжений будут определять затухание собственных колебаний целой конструкции. 155 natural vibrations of the structure coincides with the frequency and phase of the pulse generator, the moment of voltage measurement will coincide with the maximum amplitude of each harmonic oscillation. The stress values obtained n times will determine the damping of the natural oscillations of the whole structure.
При воздействии на конструкцию с её последующим разрушением When exposed to a structure with its subsequent destruction
160 контролируемая частота собственных колебаний конструкции изменится, момент измерений напряжения перестанет совпадать с максимальной амплитудой каждого гармонического колебания. Полученные п раз значения напряжений будут определять изменение параметров контролируемой конструкции, таких, как частота её собственных колебаний 17 и их затухание. По результатам сравнения устанавливается целостность160 the controlled frequency of natural vibrations of the structure will change, the moment of voltage measurement will no longer coincide with the maximum amplitude of each harmonic oscillation. The stress values obtained n times will determine the change in the parameters of the controlled structure, such as the frequency of its own vibrations 17 and their attenuation. The results of the comparison establish the integrity
165 конструкции. Хранение данных целой конструкции, математические расчёты и сравнение производятся микроконтроллером 8, который подаёт сигнал «разрушение» на исполнительное реле 10. Также, микроконтроллер по сигналу амплитудного детектора блокирует результат сравнения напряжений, при условии, что до окончания измерений п поступает информация об очередном воздействии на конструкцию. В этом случае 170 измерения начинаются с момента последнего воздействия. Исполнительное реле 9 срабатывает при превьппении в любом из амплитудных детекторов установленного порога в осях чувствительности акселерометра Χ,Υ,Ζ и формирует сигнал «воздействие на конструкцию». 165 designs. Storage of the whole structure, mathematical calculations and comparisons are performed by the microcontroller 8, which sends a “destruction” signal to the executive relay 10. Also, the microcontroller blocks the result of voltage comparison by the signal of the amplitude detector, provided that information about the next action construction. In this case 170 measurements begin from the moment of the last exposure. The actuating relay 9 is activated when the threshold is turned in any of the amplitude detectors in the sensitivity axes of the accelerometer Χ, Υ, Ζ and generates a signal “effect on the structure”.
Несмотря на то, что выше изложен предпочтительный вариант осуществления 175 изобретения, специалисту в данной области должно быть очевидно, что этот пример не является ограничивающим и возможны другие варианты осуществления изобретения без изменения его сущности.  Despite the fact that the preferred embodiment 175 of the invention has been set forth above, it will be obvious to a person skilled in the art that this example is not limiting and other embodiments of the invention are possible without changing its nature.

Claims

180 Формула изобретения 180 claims
1. Способ установления воздействия на конструкцию с использованием датчика движения, отличающийся тем, что в качестве датчика движения используют акселерометр и устанавливают разрушение конструкции путем измерения при1. A method of establishing an effect on a structure using a motion sensor, characterized in that an accelerometer is used as a motion sensor and the destruction of the structure is established by measuring at
185 помощи акселерометра частоты и амплитуды собственных колебаний конструкции, возникающих после воздействия на конструкцию силы, способной вызвать разрушение, при этом разрушение устанавливают при отклонении значений указанной частоты от значений частоты собственных колебаний целой конструкции или при отсутствии частоты колебаний конструкции. 185 using an accelerometer of the frequency and amplitude of the natural vibrations of the structure that occur after exposure to the structure of a force that can cause destruction, the destruction is established when the values of the specified frequency deviate from the values of the natural frequency of the vibrations of the whole structure or in the absence of the vibration frequency of the structure.
190 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что конструкция представляет собой строительную конструкцию из стекла, кирпича, бетона или пеноблоков.  190 2. The method according to claim 1, characterized in that the structure is a building structure of glass, brick, concrete or foam blocks.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что акселерометр представляет собой трехосевой акселерометр.  3. The method according to claim 1, characterized in that the accelerometer is a three-axis accelerometer.
4. Способ по п.З, отличающийся тем, что акселерометр расположен на 195 поверхности конструкции таким образом, что одна из осей его чувствительности расположена перпендикулярно поверхности, а две другие оси параллельно.  4. The method according to p. 3, characterized in that the accelerometer is located on the 195 surface of the structure so that one of the axes of its sensitivity is perpendicular to the surface, and the other two axes are parallel.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что поверхность конструкции находится в вертикальном положении.  5. The method according to claim 4, characterized in that the surface of the structure is in a vertical position.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения частоты собственных колебаний 200 получают экспериментальным путем или методом математического расчета.  6. The method according to claim 1, characterized in that the values of the frequency of natural oscillations 200 are obtained experimentally or by mathematical calculation.
7. Устройство для установления воздействия на конструкцию, содержащее датчик движения, отличающееся тем, что датчик движения представляет собой акселерометр, указанный акселерометр соединен с амплитудным детектором, запускающим при превышении заданного значения амплитуды схему контроля 7. A device for determining the impact on a structure containing a motion sensor, characterized in that the motion sensor is an accelerometer, said accelerometer is connected to an amplitude detector, which, when the set amplitude value is exceeded, controls
205 частоты колебаний конструкции и при отклонении значений частоты собственных колебаний конструкции от значений частоты собственных колебаний целой конструкции или при отсутствии частоты собственных колебаний конструкции формируется сигнал, свидетельствующий о разрушении конструкции. 205 of the vibration frequency of the structure and when the values of the frequency of natural vibrations of the structure deviate from the values of the frequency of natural vibrations of the whole structure or in the absence of the frequency of natural vibrations of the structure, a signal is generated indicating the destruction of the structure.
210 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что акселерометр питается от стабилизатора напряжения. 210 8. The device according to claim 7, characterized in that the accelerometer is powered by a voltage stabilizer.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что акселерометр представляет собой трехосевой акселерометр. 9. The device according to claim 7, characterized in that the accelerometer is a three-axis accelerometer.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что акселерометр расположен на поверхности конструкции таким образом, что одна из осей его чувствительности расположена перпендикулярно поверхности, а две другие оси параллельно.  10. The device according to claim 9, characterized in that the accelerometer is located on the surface of the structure so that one of the axes of its sensitivity is perpendicular to the surface, and the other two axes are parallel.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что поверхность конструкции находится в вертикальном положении.  11. The device according to claim 10, characterized in that the surface of the structure is in a vertical position.
12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что значения частоты собственных колебаний целой конструкции получают экспериментальным путем или методом математического расчета.  12. The device according to claim 7, characterized in that the values of the frequency of natural vibrations of the whole structure are obtained experimentally or by mathematical calculation.
13. Способ определения целостности конструкции при помощи генератора импульсов, где генератор импульсов настраивают таким образом, чтобы после его запуска момент импульсов совпадал со значениями напряжения, соответствующими пику каждого колебания конструкции в целом состоянии, при этом генератор импульсов запускается автоматически при воздействии на конструкцию и при при несовпадении с указанными значениями напряжения полученных значений напряжения, соответствующих пикам колебаний конструкции, или при отсутствии колебаний конструкции устанавливают разрушение конструкции.  13. A method for determining the integrity of a structure using a pulse generator, where the pulse generator is adjusted so that after its start the moment of pulses coincides with the voltage values corresponding to the peak of each vibration of the structure as a whole, while the pulse generator starts automatically when the structure is exposed and in case of mismatch with the indicated voltage values of the obtained voltage values corresponding to the peaks of the structural vibrations, or in the absence of structural vibrations tion set structural failure.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что воздействие на конструкцию представляет собой силу, способную вызвать разрушение конструкции.  14. The method according to item 13, wherein the impact on the structure is a force that can cause destruction of the structure.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что силу, способную вызвать разрушение конструкции, определяют с помощью амплитудного детектора.  15. The method according to 14, characterized in that the force that can cause structural failure is determined using an amplitude detector.
16. Способ по п.13, отличающийся тем, что генератор импульсов представляет собой генератор прямоугольных импульсов.  16. The method according to item 13, wherein the pulse generator is a rectangular pulse generator.
17. Способ по п.13, отличающийся тем, что значения напряжений получают при помощи вольтметра постоянного тока, связанного с транзисторным ключом, управляемым генератором импульсов.  17. The method according to item 13, wherein the voltage values are obtained using a DC voltmeter connected to a transistor switch controlled by a pulse generator.
PCT/RU2014/000334 2013-10-25 2014-05-12 Alarm method and device for monitoring integrity of structure WO2015060745A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147590/08A RU2559704C2 (en) 2013-10-25 2013-10-25 Signalling method and device for controlling integrity of structures
RU2013147590 2013-10-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015060745A1 true WO2015060745A1 (en) 2015-04-30

Family

ID=52993224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000334 WO2015060745A1 (en) 2013-10-25 2014-05-12 Alarm method and device for monitoring integrity of structure

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2559704C2 (en)
WO (1) WO2015060745A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2049356C1 (en) * 1993-06-15 1995-11-27 Рязанский завод металлокерамических приборов Burglar alarm device
RU2194978C2 (en) * 2000-10-30 2002-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Квант" Procedure testing technical state of framework of bridge
RU2242382C2 (en) * 2002-01-14 2004-12-20 Рыбкин Анатолий Петрович Vehicle computerized security system
RU2392403C1 (en) * 2009-03-25 2010-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method for detection of changes in deflected mode of building or structure components
RU2446972C1 (en) * 2010-07-23 2012-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) Method of controlling track integrity and device to this end
RU123949U1 (en) * 2012-04-17 2013-01-10 Закрытое акционерное общество "Технологии мониторинга" MONITORING SYSTEM FOR CHANGING THE CONDITION OF THE BEARING DESIGNS OF BUILDINGS AND STRUCTURES

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2387999C1 (en) * 2008-09-18 2010-04-27 Государственное Учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского Государственного института электронной техники" (ГУ НПК "ТЦ" МИЭТ) Multibeam accelerometre - analyzer of mechanical oscillations spectrum based on piezoresistive converters

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2049356C1 (en) * 1993-06-15 1995-11-27 Рязанский завод металлокерамических приборов Burglar alarm device
RU2194978C2 (en) * 2000-10-30 2002-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Квант" Procedure testing technical state of framework of bridge
RU2242382C2 (en) * 2002-01-14 2004-12-20 Рыбкин Анатолий Петрович Vehicle computerized security system
RU2392403C1 (en) * 2009-03-25 2010-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method for detection of changes in deflected mode of building or structure components
RU2446972C1 (en) * 2010-07-23 2012-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) Method of controlling track integrity and device to this end
RU123949U1 (en) * 2012-04-17 2013-01-10 Закрытое акционерное общество "Технологии мониторинга" MONITORING SYSTEM FOR CHANGING THE CONDITION OF THE BEARING DESIGNS OF BUILDINGS AND STRUCTURES

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013147590A (en) 2015-04-27
RU2559704C2 (en) 2015-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Frizzarin et al. Damage detection based on damping analysis of ambient vibration data
Giresini Design strategy for the rocking stability of horizontally restrained masonry walls
WO2017159076A1 (en) Seismic sensor and earthquake detection method
JP2007198744A (en) Piezoelectric acceleration sensor
JPWO2013190973A1 (en) Structure state determination apparatus and structure state determination method
JP6398137B2 (en) Seismometer
Kasimzade et al. Determination of Modal Parameters on Steel Model Bridge Using Operational Modal Analysis
WO2015060745A1 (en) Alarm method and device for monitoring integrity of structure
RU138013U1 (en) ALARM DEVICE FOR CONTROL OF INTEGRITY OF DESIGNS
El Dahr et al. Design and Validation of an Accurate Low-Cost Data Acquisition System for Structural Health Monitoring of a Pedestrian Bridge
JP5912414B2 (en) Seismometer and acceleration detection method using the same
US11754732B2 (en) Earthquake detection and shutoff device
Coccia et al. Strength reduction factor for out-of-plane failure mechanisms of masonry walls
Levi et al. Sub-g bistable frequency sensor with a tunable threshold
JP2013242173A (en) Earthquake vibration convergence determination system
JP6499832B2 (en) Structure safety verification system, structure safety verification method and program
Rosal et al. Development of Triaxial MEMS Digital Accelerometer on Structural Health Monitoring System for Midrise Structures
JP2003322644A (en) Method and apparatus for detecting flaw in structure
Cappelli et al. Rocking of a masonry wall: Analysis and experiments
RU139048U1 (en) ALARM SYSTEM FOR THE CONTROL OF WINDOW AND GLAZED DOOR STRUCTURES
Evstifeev et al. Requirements for MEMS gyro shock tests
Akhtar et al. Comparison of damage and undamaged mechanical structure using free vibration analysis
Kahar et al. Analysis of the nonlinear chaotic behavior of an inverted flexible pendulum system affected by impulses
WO2015023206A1 (en) Security alarm device for monitoring window and glazed door assemblies
JP3696298B2 (en) Seismic evaluation method and apparatus for buildings

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14856021

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14856021

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1