Оптоэлектронные тензодатчики

Принцип действия датчика основан на использовании координато-чувствительного фотоприемника, который имеет рабочую дорожку длиной 20 мм. Этот фотоприемник выдает аналоговое напряжение, величина которого пропорциональна положению источника света относительно фотоприемника. Перемещающаяся часть датчика выполнена в виде каретки с набором инфракрасных светодиодов. Пучки излучения ограничиваются щелевыми диафрагмами шириной 0,5 мм, что увеличивает длину рабочей зоны приемника. Количество излучателей выбирается исходя из необходимого диапазона измерений.

Оптоволоконные датчики

Наиболее приспособленными к измерениям напряженно-деформированного состояния натурных конструкций в полевых условиях являются оптико-механические датчики. Примером такого прибора может служить датчик, созданный в научно-проектном институте исследования мостовых и других инженерных сооружений (Институт ИМИДИС).

Основой этого оптоэлектронного линейного датчика перемещений является прибор с зарядовой связью, представляющий собой линейку фотоэлементов со схемами управления и считывания информации. Используемая линейка состоит из 2048 фотоэлементов, расположенных в одну линию. Размер каждого элемента 14х14 мкм. В процессе работы с микросхемы снимается напряжение в виде пачки из 2048 импульсов прямоугольной формы, амплитуда которых зависит от освещенности соответствующих фотоэлементов. В зависимости от величины деформации часть фотоэлементов закрывается специальной подвижной шторкой и соответственно меняется освещенность. Показания этого датчика практически не зависят от потерь напряжения в кабелях питания и связи.

 

Приборы для измерения начальных напряжений

Ультразвуковые измерители напряжений

В основу этих приборов положена зависимость скорости распространения продольной ультразвуковой волны от напряжения в конструкции. Их основной недостаток – сильная зависимость скорости волны от состава материала конструкции. Поэтому перед началом измерений прибор должен быть откалиброван на образцах примененного в данной конструкции материала, что далеко не всегда выполнимо. Точность измерений невелика, так как на железобетонных конструкциях существенную погрешность могут вносить микротрещины, а на металлических – чувствительность этого метода мала. Поэтому такие приборы на практике используются очень редко.

Аналогичными достоинствами и недостатками обладают рентгеновские и магнитострикционные измерители напряжений. В первых используется зависимость угла преломления рентгеновских лучей в металле от напряжения, а во вторых – зависимость от напряжения намагничиваемости стали.

Инклинометры и прогибомеры

Инклинометры

Инклинометры (датчики крена и угловых перемещений) с электрическим выходным сигналом, пропорциональным углу наклона датчика, являются сравнительно новыми приборами, доведенными до широкого промышленного применения в последние годы.

По своему принципу действия инклинометр представляет собой дифференциальный емкостной преобразователь наклона, включающий в себя чувствительный электрический элемент в форме капсулы. Выходной сигнал датчика пропорционален величине емкости дифференциального конденсатора, которая линейно зависит от положения корпуса в вертикальной плоскости.

Прогибомеры

Оптоэлектронный доковый прогибомер был разработан для контроля деформаций плавающих доков в вертикальной плоскости в процессе их эксплуатации и постройки. Он может использоваться для измерения деформаций прогиба судов, находящихся под погрузкой и разгрузкой, деформаций мостов, плотин и других крупногабаритных конструкций, для контроля состояния нефтедобывающих платформ и нефтеналивных судов.

Недостатки этого прогибомера: низкая точность и большие габариты, что не позволяет использовать его при испытании малых мостов.

Эти недостатки в значительной степени устраняют разработанные в Институте ИМИДИС рычажные и колесные оптоэлектронные прогибомеры, предназначенные как для статических, так и для динамических испытаний мостов и других строительных конструкций.

Рычажный прогибомер имеет рычаг переменной длины для регулирования чувствительности и диапазона измерений. При стандартной длине рычага – 12 см прогибомер имеет точность измерения 0,1 мм в диапазоне ±50 мм.

Колесный прогибомер при такой же точности имеет неограниченный диапазон измерений.