Точний моніторинг мостів, шляхопроводів та інженерних споруд за допомогою тензорезисторів і датчиків HBM

BOAS (Bâtiment Ouvrage d’Art Services) була заснована у 1989 році та є консалтинговою компанією, що спеціалізується на моніторингу та контролі інженерних споруд і будівель. Інженери та технічні спеціалісти BOAS надають свої ноу-хау як для повсякденних, так і для більш складних конструкцій по всьому світу.

Щоб запобігти нещасним випадкам, таким як обвалення мостів або шляхопроводів, BOAS уважно контролює всі будівельні роботи в межах кожного проєкту. Для цього критично важливим є вибір обладнання, оскільки воно повинно забезпечувати високоточні дані. Для BOAS також надзвичайно важливою є підтримка досвідчених партнерів і використання висококласного обладнання, особливо у сфері вимірювання деформації.

Виклик

Для запобігання нещасним випадкам, таким як обвалення мостів або шляхопроводів, необхідно контролювати розвиток прикладених напружень, вимірювати деформацію під час будівництва та реконструкції, а також відстежувати розвиток напружень (або деформацій) під час встановлення опорних компонентів. Вибір обладнання має вирішальне значення, оскільки воно повинно забезпечувати високоточні дані.

Рішення

Компанія BOAS потребувала підтримки досвідчених партнерів і висококласного обладнання, особливо у сфері вимірювання деформації, тому було прийнято рішення співпрацювати зі спеціалістами з вимірювань компанії HBK. HBK є відомим постачальником надійних вимірювальних інструментів. Для моніторингу конструкцій спеціалісти HBK рекомендували тензорезистори HBM LS31.6 / 350. Для збору даних було обрано тензометричний підсилювач QuantumX MX1615B, який є оптимальним вибором для такого типу задач.

Результат

Вимірювальні підсилювачі QuantumX MX1615B, синхронізовані з QuantumX CX22B, використовувалися для віддаленого зберігання та передачі даних за визначеним протоколом. Додатковою перевагою моніторингу стало те, що деякі налаштування можна було оптимізувати безпосередньо на вимірювальному блоці через Ethernet-з’єднання з головним комп’ютером або віддалено через бездротове з’єднання 4G.

BOAS і HBK: підхід до партнерства

Враховуючи всі вимоги, BOAS вирішила співпрацювати зі спеціалістами з вимірювань компанії HBK, відомим постачальником надійних вимірювальних інструментів і комплексних вимірювальних рішень. Додатковою перевагою стала підтримка міжнародної команди інженерів HBK, яка надала необхідну технічну допомогу BOAS.

HBK поставила BOAS такі інструменти, як тензорезистори та системи збору даних (включаючи Т-зонди), які відповідали конкретним потребам BOAS у моніторингу бетонних, металевих і композитних конструкцій. Інженери HBK також допомогли технічній команді BOAS із встановленням системи.

У межах своєї діяльності з моніторингу BOAS має враховувати вимоги цивільного будівництва, які включають:

• контроль за розвитком прикладених механічних напружень
• вимірювання деформації під час будівництва, реконструкції або ремонту інженерних споруд
• перевірку та підтвердження існуючих розрахунків для оптимізації використання людських ресурсів під час будівельних робіт або регламентних втручань
• контроль розвитку напружень (або деформацій) під час встановлення опорних компонентів
• перевірку стійкості конструкції після різних втручань і під час обов’язкових фінальних випробувань

Поєднання високоточного обладнання, повного набору датчиків (резистивних, п’єзорезистивних / електричних або оптичних) та інженерних послуг переконало BOAS у тому, що досвід HBK допоможе успішно завершити всі проєкти.

Тензорезистори: обов’язковий елемент

Тензорезистори є ключовими елементами структурного моніторингу. Незалежно від того, чи використовуються вони безпосередньо на металевих або бетонних конструкціях, тензорезистори HBM мають численні переваги, включаючи довгострокову стабільність.

Окрім забезпечення високої точності вимірювання, тензорезистори повинні залишатися працездатними протягом усього періоду будівництва, включаючи перші роки експлуатації (наприклад, під час дослідження мостів).

Якість вимірювань залишається стабільною з часом, і калібрування не потрібне.

Тензорезистори LS31.6 / 350 від HBM зазвичай використовуються на морських платформах і приварюються до конструкцій методом мікрозварювання. Завдяки перевіреному захисту HBK їх стійкість з часом не має аналогів навіть у складних погодних умовах.

Система збору даних: універсальність і надійність

Щодо збору даних, метою HBK було запропонувати BOAS систему, яка підтримує всі типи тензодатчиків — 120, 350 і 700 Ом — а також усі типи мостових схем: півмостові та повні. Підсилювач тензометричного мосту MX1615 серії QuantumX від HBM виявився найкращим вибором для таких задач.

Модуль також підтримує вимірювальні канали для датчиків PT100, що є корисним для компенсації значних температурних коливань, характерних для таких застосувань під час різних етапів робіт.

24-бітний АЦП і якісна обробка сигналу забезпечують виняткову точність вимірювань. Один і той самий прилад може реєструвати як дуже малі деформації (десяті частки мкм/м), так і інші параметри під час фінальних випробувань.

Щодо вимірювання деформації в незахищеному середовищі: якщо сигнал тензорезистора слабкий і не обробляється належним чином, електричні та/або електромагнітні перешкоди можуть суттєво вплинути на достовірність вимірювань.

У таких випадках QuantumX MX1615B дозволяє не лише оптимізувати фільтрацію сигналу, але й виконувати вимірювання на постійному струмі або на несучій частоті. Оскільки сигнал таких датчиків знаходиться в діапазоні мВ/В і безпосередньо залежить від якості джерела живлення, важливість багатофункціонального тензометричного моста, такого як QuantumX MX1615B, є очевидною.

Тензометричний вимірювальний підсилювач QuantumX MX1615B, синхронізований з QuantumX CX22B тієї ж серії, забезпечує віддалене зберігання і передачу даних за протоколом, визначеним замовником. Ця модель також дозволяє легко створювати вимірювальні задачі з параметрами, налаштованими відповідно до вимог користувача.

Вона також має додаткову перевагу для моніторингу: деякі налаштування можна оптимізувати безпосередньо на вимірювальному блоці через Ethernet або дистанційно через бездротове з’єднання 4G.

Послуги HBK: визнаний досвід

Команда інженерів HBK надавала підтримку на місці, допомагаючи отримати чітке уявлення про стан конструкцій, що є критично важливим для забезпечення їх безпеки та довговічності.

Спільна робота інженерів BOAS і команди HBK включала:

• приймання будівництва
• визначення місць встановлення вимірювального обладнання
• підготовку поверхонь
• встановлення тензорезисторів
• підключення до системи збору даних
• налаштування параметрів перед запуском
• навчання персоналу BOAS роботі з системою

Маючи понад 50 років досвіду та ноу-хау в галузі вимірювальної техніки, HBK забезпечує всесвітньо визнаний рівень експертизи у сфері випробувань і вимірювань.