Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики

Розроблена універсальна комп’ютерна система, призначена для дефектоскопії мостових та будівельних конструкцій з використанням методів акустичного каротажу та віброударної діагностики. Основною метою дослідження проекту було підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Мислович, М.В., Остапчук, Л.Б., Сисак, Р.М., Городжа, А.Д., Новотарський, Ю.О., Трощинський, Б.О.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2016
Schriftenreihe:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132975
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики / М.В. Мислович, Л.Б. Остапчук, Р.М. Сисак, А.Д. Городжа, Ю.О. Новотарський, Б.О. Трощинський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2016. — № 3. — С. 11-16. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-132975
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1329752025-02-09T13:32:14Z Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики Development of a versatile system for improvement of reliability and extension of residual life in construction and reconstruction of bridge and building structures, using acoustic logging and vibration diagnostics Мислович, М.В. Остапчук, Л.Б. Сисак, Р.М. Городжа, А.Д. Новотарський, Ю.О. Трощинський, Б.О. Научно-технический раздел Розроблена універсальна комп’ютерна система, призначена для дефектоскопії мостових та будівельних конструкцій з використанням методів акустичного каротажу та віброударної діагностики. Основною метою дослідження проекту було підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій шляхом розроблення та впровадження відповідних технічних засобів. Застосування розробленої системи дозволить визначати ступінь надійності несучих залізобетонних конструкцій, у тому числі при відновленні об’єктів, частково зруйнованих внаслідок стихійних лих, техногенних та інших катастроф. The paper presents the results of development of an all-purpose computer system, designed for flaw detection of bridge and building structures with application of methods of acoustic logging and vibration impact diagnostics. The main objective of project research was improvement of reliability and extension of service life at construction and reconstruction of bridge and building structures through development and introduction of respective technical means. Application of the developed system will allow determination of the degree of reliability of load-carrying concrete structures, in particular at restoration of objects partially destroyed as a result of natural disasters, technogenic and other catastrophes. 2016 Article Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики / М.В. Мислович, Л.Б. Остапчук, Р.М. Сисак, А.Д. Городжа, Ю.О. Новотарський, Б.О. Трощинський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2016. — № 3. — С. 11-16. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. 0235-3474 DOI: doi.org/10.15407/tdnk2016.03.02 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132975 621.19.40 uk Техническая диагностика и неразрушающий контроль application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Мислович, М.В. Остапчук, Л.Б. Сисак, Р.М. Городжа, А.Д. Новотарський, Ю.О. Трощинський, Б.О. Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Розроблена універсальна комп’ютерна система, призначена для дефектоскопії мостових та будівельних конструкцій з використанням методів акустичного каротажу та віброударної діагностики. Основною метою дослідження проекту було підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій шляхом розроблення та впровадження відповідних технічних засобів. Застосування розробленої системи дозволить визначати ступінь надійності несучих залізобетонних конструкцій, у тому числі при відновленні об’єктів, частково зруйнованих внаслідок стихійних лих, техногенних та інших катастроф.
format	Article
author	Мислович, М.В. Остапчук, Л.Б. Сисак, Р.М. Городжа, А.Д. Новотарський, Ю.О. Трощинський, Б.О.
author_facet	Мислович, М.В. Остапчук, Л.Б. Сисак, Р.М. Городжа, А.Д. Новотарський, Ю.О. Трощинський, Б.О.
author_sort	Мислович, М.В.
title	Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики
title_short	Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики
title_full	Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики
title_fullStr	Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики
title_full_unstemmed	Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики
title_sort	створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132975
citation_txt	Створення універсальної системи підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій з використанням акустичного каротажу та віброударної діагностики / М.В. Мислович, Л.Б. Остапчук, Р.М. Сисак, А.Д. Городжа, Ю.О. Новотарський, Б.О. Трощинський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2016. — № 3. — С. 11-16. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT mislovičmv stvorennâuníversalʹnoísistemipídviŝennânadíjnostítapodovžennâresursupribudívnictvítarekonstrukcíímostovihtabudívelʹnihkonstrukcíjzvikoristannâmakustičnogokarotažutavíbroudarnoídíagnostiki AT ostapčuklb stvorennâuníversalʹnoísistemipídviŝennânadíjnostítapodovžennâresursupribudívnictvítarekonstrukcíímostovihtabudívelʹnihkonstrukcíjzvikoristannâmakustičnogokarotažutavíbroudarnoídíagnostiki AT sisakrm stvorennâuníversalʹnoísistemipídviŝennânadíjnostítapodovžennâresursupribudívnictvítarekonstrukcíímostovihtabudívelʹnihkonstrukcíjzvikoristannâmakustičnogokarotažutavíbroudarnoídíagnostiki AT gorodžaad stvorennâuníversalʹnoísistemipídviŝennânadíjnostítapodovžennâresursupribudívnictvítarekonstrukcíímostovihtabudívelʹnihkonstrukcíjzvikoristannâmakustičnogokarotažutavíbroudarnoídíagnostiki AT novotarsʹkijûo stvorennâuníversalʹnoísistemipídviŝennânadíjnostítapodovžennâresursupribudívnictvítarekonstrukcíímostovihtabudívelʹnihkonstrukcíjzvikoristannâmakustičnogokarotažutavíbroudarnoídíagnostiki AT troŝinsʹkijbo stvorennâuníversalʹnoísistemipídviŝennânadíjnostítapodovžennâresursupribudívnictvítarekonstrukcíímostovihtabudívelʹnihkonstrukcíjzvikoristannâmakustičnogokarotažutavíbroudarnoídíagnostiki AT mislovičmv developmentofaversatilesystemforimprovementofreliabilityandextensionofresiduallifeinconstructionandreconstructionofbridgeandbuildingstructuresusingacousticloggingandvibrationdiagnostics AT ostapčuklb developmentofaversatilesystemforimprovementofreliabilityandextensionofresiduallifeinconstructionandreconstructionofbridgeandbuildingstructuresusingacousticloggingandvibrationdiagnostics AT sisakrm developmentofaversatilesystemforimprovementofreliabilityandextensionofresiduallifeinconstructionandreconstructionofbridgeandbuildingstructuresusingacousticloggingandvibrationdiagnostics AT gorodžaad developmentofaversatilesystemforimprovementofreliabilityandextensionofresiduallifeinconstructionandreconstructionofbridgeandbuildingstructuresusingacousticloggingandvibrationdiagnostics AT novotarsʹkijûo developmentofaversatilesystemforimprovementofreliabilityandextensionofresiduallifeinconstructionandreconstructionofbridgeandbuildingstructuresusingacousticloggingandvibrationdiagnostics AT troŝinsʹkijbo developmentofaversatilesystemforimprovementofreliabilityandextensionofresiduallifeinconstructionandreconstructionofbridgeandbuildingstructuresusingacousticloggingandvibrationdiagnostics
first_indexed	2025-11-26T04:58:20Z
last_indexed	2025-11-26T04:58:20Z
_version_	1849827634043682816
fulltext	11ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ УДК 681.518.5:624 СТВОРЕННЯ УНІВЕРСАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ТА ПОДОВЖЕННЯ РЕСУРСУ ПРИ БУДІВНИ- ЦТВІ ТА РЕКОНСТРУКЦІЇ МОСТОВИХ ТА БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ З ВИКОРИСТАННЯМ АКУСТИЧНОГО КАРОТАЖУ ТА ВІБРОУДАРНОЇ ДІАГНОСТИКИ М. В. МИСЛОВИЧ1, Л. Б. ОСТАПЧУК1, Р. М. СИСАК1, А. Д. ГОРОДЖА2, Ю. О. НОВОТАРСЬКИЙ2, Б. О. ТРОЩИНСЬКИЙ2 1Ін-т електродинаміки НАН України. 03680, Київ-57, просп. Перемоги, 56. E-mail:sysak_r@jahoo.com 2Київ. нац. ун-т будівництва і архітектури. 03680, Київ-36, Повітрофлотський просп., 37. E-mail: bohdant@gmail.com Розроблена універсальна комп’ютерна система, призначена для дефектоскопії мостових та будівельних конструкцій з використанням методів акустичного каротажу та віброударної діагностики. Основною метою дослідження проекту було підвищення надійності та подовження ресурсу при будівництві та реконструкції мостових та будівельних конструкцій шляхом розроблення та впровадження відповідних технічних засобів. Застосування розробленої системи дозволить визначати ступінь надійності несучих залізобетонних конструкцій, у тому числі при відновленні об’єктів, частково зруйнованих внаслідок стихійних лих, техногенних та інших катастроф. Бібліогр. 3, рис. 7. К л ю ч о в і с л о в а : будівельні та мостові конструкції, віброударна діагностика, метод акустичного каротажу У сучасному будівництві до 75 % будівель і спо- руд зводяться на пальових фундаментах (бурона- бивні палі і стовпи, буроін'єкційні по CFA-тех- нології тощо). З початку використання бетонних паль досі існує проблема забезпечення надійності фундаментів, оскільки процес улаштування паль приховано від спостереження і в палях можливе утворен ня дефектів, які можуть привести споруду до аварійного стану. Технології улаштування паль постійно удосконалюються, однак повністю уник- нути утворення дефектів у стовбурах паль досі не вдається. Науково-дослідною лабораторією діагности- ки агрегатів, конструкцій і споруд (НДЛ ДАКіС) науково-дослідного комплексу Київського націо- нального університету будівництва та архітектури (КНУБА) були проведені масштабні дослідження з метою систематизації характерних дефектів у палях різного виконання та встановлення причин їх утворення [1]. При цьому фірмою «Фундамент» (м. Київ) сумісно з НДЛ ДАКіС на різних об’єк- тах м. Києва було витягнуто понад 2 тис. забив- них паль (довжиною 6, 8 і 10 м), котрі були за- нурені 10...15 років тому. Приблизно 80 % з них мали один чи декілька дефектів. В результаті до- сліджень було встановлено, що основними при- чинами утворення дефектів у палях є порушення технології виконання робіт, а також вплив ґрун- тових умов. Однак, дефекти в стовбурах паль можуть утворюватись також і при повному до- триманні технології їх улаштування. Отримані результати свідчать про необхідність проведення дефектоскопії виготовлених паль з використан- ням спеціальних технічних засобів. В ході досліджень була розроблена система ві- броударної діагностики будівельних та мостових конструкцій, в основу роботи якої покладені ма- тематичні ймовірнісні моделі вібрацій та статис- тичні методи їхньої обробки [2]. Завдяки цьому було досягнуто підвищення достовірності резуль- татів дефектоскопії занурених у ґрунт залізо- бетонних паль малої та середньої довжини. Однак технічні обмеження, притаманні вібро ударному методу, не дозволяють застосовувати цю систему для дефектоскопії довгих паль. Для забезпечення високої ефективності та до- стовірності дефектоскопії особливо відповідаль- них несучих конструкцій було розроблено універ- сальну комп’ютерну систему, в якій одночасно реалізовані два методи неруйнівного контролю залізобетонних конструкцій: віброударний та ме- тод акустичного каротажу. Методи дефектоскопії залізобетонних кон- струкцій. На даний час відомо декілька мето- дів для неруйнівного обстеження та діагностики (дефектоскопії) занурених у ґрунт конструкцій з обмеженим доступом. Серед них найбільшого поширення набули два методи – луно-метод та метод акустичного каротажу. Незважаючи на сут- тєві відмінності в принципах, що покладені в ос- нову цих двох методів, у ході виконання проек- ту було знайдено технічні рішення, які дозволили © М. В. Мислович, Л. Б. Остапчук, Р. М. Сисак, А. Д. Городжа, Ю. О. Новотарський, Б. О. Трощинський, 2016 12 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ реалізувати обидва ці методи у єдиній універсаль- ній системі, призначеній для визначення фактич- ного технічного стану пальових фундаментів, а також створити дослідний зразок такої системи. Луно-метод був запропонований у 1960-х ро- ках Жаном Паке (Франція) [3]. Основний принцип методу полягає в тому, що з вільного торця палі за допомогою ударного пристрою (спеціального мо- лотка) збуджується пружна поздовжня хвиля стис- нення – так званий зондувальний імпульс (рис. 1). При поширенні ця хвиля відбивається від тих діля- нок, де змінюється хвильовий опір матеріалу (відбу- вається зміна геометричних параметрів конст рукції або зміна фізико-механічних властивостей матеріа- лу), у тому числі й від кінця палі. Приймач пруж- них хвиль (датчик), що встановлений поруч з точ- кою збудження, сприймає зондувальний імпульс, а також імпульси, відбиті від неоднорідностей та кінця стовбура палі. Миттєві значення його сигна- лу пропорційні швидкості або прискоренню перемі- щення торця палі (в залежності від типу встановле- ного датчика). Вони фіксуються у вигляді функції часу за допомогою пристрою, що перетворює їх у числовий код та передає у комп’ютер для подальшої обробки. Отримана таким чином реалізація хвильо- вого процесу в конструкції містить інформацію про внутрішній стан стовбура палі – міцність матеріалу, наявність дефектів, їх параметри і координати по довжині палі. Частотна область хвильових процесів при цьому виді генерації пружних хвиль становить 0,5...10 кГц. В якості приймача викори стовується сейсмодатчик (вимірює віброшвидкість) або акселе- рометр (віброприскорення). Основна перевага луно-методу полягає в тому, що його застосування не вимагає спеціальної під- готовки паль для проведення обстежень, тому цей метод може бути вико ристаний для масового контролю паль. Із недоліків методу слід зазначити його низьку ефективність при перевірці довгих паль (коли довжина палі перевищує 20...30 її діаметрів) внаслідок значного згасання сигналу, а також по- рівняно низьку роздільну здатність та складність інтерпретування результатів перевірки конструк- цій зі складною геометричною формою чи при наявності декількох дефектів. Тому на відпові- дальних об’єктах виникає необхідність додатково використовувати метод акустичного каротажу. Метод акустичного каротажу використову- ється для оцінки стану бетону монолітних паль (кесонів або бурових стовпів) і залізобетонних стін у ґрунті. Один п’єзоелектричний перетво- рювач використовується для генерації сигналу, який поширюється у вигляді звукової хвилі (хви- лі стиснення) всередині бетону, а інший датчик використовується для виявлення сигналу. Кожен перетворювач поміщають у вертикально розта- шовану трубу з ПВХ або сталі, яка була прикріп- лена до арматурного каркаса й наповнена водою до початку укладання бетону. Вода діє в якості контактного середовища між датчиком і трубою. Типова схема розташування труб і принципи тестування зображені на рис. 2, а. Передавач і приймач опускаються на дно від- повідних трубок і розміщуються в одній горизон- Рис. 1. Спрощена схема луно-методу для дефектоскопії паль: 1 – паля; 2 і 3 – збуджувач та приймач пружних хвиль; 4 – контролер; 5 – комп’ютер; А1 і А2 – зондуючий та відбитий сигнали; Аn – відбиття від дефекту; λ – довжина пружної хвилі Рис. 2. Спрощена схема акустичного каротажу: а – схема про- ведення каротажу (МК – мікроконтролер); б – комбінації про- звучуваня по схемі з чотирма трубами 13ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ тальній площині. Під час проведення обстеження перетворювач–випромінювач генерує звукові ім- пульси (з частотою ≈ 10 імп/с), які детектуються за допомогою приймача в сусідній трубці. Оби- два перетворювачі одночасно витягують зі ста- лою швидкістю ≈ 0,5 м/с до верху стовбура. Цей процес повторюють для всіх можливих комбіна- цій пар трубок (по периметру і діагоналях). На- приклад, на рис. 2, б показано шість комбінацій пар труб, які можуть використо вуватися при кон- фігурації з чотирма трубками в буровому стовпі. Збільшення діаметра стовбура вимагає використан- ня більшої кількості труб, що збільшує і число ком- бінацій, покращуючи тим самим роздільну здатність в зоні тестування. За результатами обстеження при кількості труб більше трьох можливо отримати три- вимірну модель палі (томографію). Розглянемо особливості побудови дослідно- го зразка універсальної си стеми акустичного ка- ротажу та віброударної діагностики пальових фундаментів. Структура дослідного зразка системи. Незва- жаючи на те, що для забезпечення вимірювань хви- льових процесів при застосуванні розглянутих вище методів висуваються різні вимоги до АЦП (для лу- но-методу необхідні велика розрядність при віднос- но невисокій частоті дискретизації, а для акустично- го каротажу навпаки – вища частота дискретизації при відносно невеликій розрядності) при виготов- ленні дослідного зразка універсальної системи в ході виконання проекту було використано один МК для реалізації обох методів. Узагальнена структурна схема удосконаленого модуля збору інформації універсальної системи акустичного каротажу та віброударної діагности- ки зображена на рис. 3. Робота системи здійснюється під впливом сиг- налів управління, які надсилаються через універ- сальний порт комп’ютера USB спеціальним про- грамним забезпеченням. Вхідні дані заносяться в блок регістра керування режимами роботи для ви- значення необхідного режиму роботи апаратури. Вхідна інформація містить: коефіцієнти підси- лення для чотирьох каналів датчиків; вибір часто- ти перетворення аналогових сигналів у цифрову форму; ознаку способу запуску апаратури під час проведення вимірювання. Керування всіма елементами апаратури збору інформації здійснюється за допомогою МК типу STM32F103. Мікроконтролери STM32 виконані на основі технології Cortex-M3, яка спеціально розроблена для застосувань, де необхідні розви- нені системні ресурси і мале енергоспоживання. При цьому вони мають настільки низьку вар- тість, що можуть конкурувати з традиційними 8- і 16-бітними МК. Блок підсилювача виконаний на основі дифе- ренційних підсилювачів з програмованим кое- фіцієнтом підсилення типу AD8231. Підсилений сигнал надходить на вбудований в МК АЦП, а ре- жим його роботи задається в залежності від виду вимірювань. Необхідно зазначити, що використа- ний мікроконтролер містить два окремих АЦП, кожен з яких може працювати з частотою дискре- тизації до 1 МГц. Це надає можливість при ви- конанні каротажу піднімати частоту дискретиза- ції до 2 МГц, а в режимі луно-методу виконувати усереднення даних, тим самим збільшуючи чут- ливість перетворювача. Дискретні входи і вихо- ди МК використовуються для під’єднання енкодера глибини та інших цифро- вих датчиків, а також для керування випромінюва- чем УЗ коливань. Отримані в ході обсте- ження дані накопичують- ся в статичному запам’я- товуючому пристрої МК і після виконання вимірю- вань передаються через шину USB у комп’ютер. Використання такого ре- жиму роботи зменшує кількість цифрових завад. Також можливий режим попередньої обробки отриманих даних в МК, що зменшує обсяг обміну даними по шині USB.Рис. 3. Структурна схема модуля збору інформації системи віброударної діагностики та акустичного каротажу (А – акселерометр; ПЕ – п´єзокварцовий елемент) 14 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ Слід зазначити, що для оптимізації процесу передачі даних та зменшення їх обсягу при про- веденні обстежень методом каротажу задається спеціальний режим упаковки даних. Суть його полягає у наступному. Пружні хвилі, викликані вібраційними коливаннями п’єзокварцових еле- ментів, надходять до приймача коливань з пев- ною затримкою. Оскільки відомі база прозвучу- вання і максимальна швидкість поширення хвиль, то тривалість цієї затримки можна розрахува- ти. Таким чином, можна знехтувати деякою ви- значеного розміру вибіркою даних, і тим самим зменшити обсяг буфера даних, що передаються в комп’ютер. В результаті можна передавати од- наковий за розміром буфер, незважаючи на різну базу прозвучування. Це значно спрощує структу- ру як програмної, так і апаратної частини, оскіль- ки статичний розмір буфера дозволяє уникнути зайвого використання динамічної пам’яті та спро- стити структури даних для зберігання результатів вимірювання. В режимі луно-методу також запи- сується буфер фіксованої довжини, надмірність інформації при обстеженні коротких паль може використовуватись для проведення аналізу не тільки у часовій, а і у частотній області. При проведенні випробувань використовуєть- ся автоматичне регулювання рівня підсилення, що зменшує навантаження на оператора. Фактич- не значення коефіцієнта підсилення, як і значення лічильників енкодерів глибини, передаються у па- кеті разом із основними даними вимірювань. Елементи підсистеми реалізації луно-методу. Апаратура для підсистеми реалізації луно-методу не потребує розробки окремих електронних блоків. Для збудження пружних коливань використовуєть- ся ударний молоток (рис. 4, а) з вбудованим датчи- ком прискорення та змінними насадками. Сигнал датчика прискорення використовується для запуску системи. Перевищення певного рівня прискорення (в момент удару) сигналізує системі, що необхідно розпочинати запис даних. Крім того, сигнал з датчи- ка прискорення може бути використаний для уточ- нення параметрів матеріалу, по якому було здійсне- но удар. Сигнал з акселерометра надалі інтегрується та може використовуватись для проведення модаль- ного аналізу. Для реєстрації сигналів хвильових процесів у палі використовуються датчики швидкості, аксе- лерометри або інші датчики прискорення відпо- відного частотного діапазону (рис. 4, б), у кон- струкцію яких додається кріплення для фіксації датчика на поверхні оголовку палі. Для забезпе- чення акустичного контакту використовуються спеціальні акустичні мастики, що наносяться на очищену поверхню бетону. Елементи підсистеми реалізації акустично- го каротажу. Для реалізації методу акустичного каротажу в якості датчика сигналів доцільно за- стосовувати п’єзокварцові елементи циліндрич- ної форми невеликого розміру, що пов’язано з розміром внутрішнього діаметра труб, призначе- них для каротажу в тілі мостових та будівельних конструкцій, які підлягають технічному діагнос- туванню. Датчики встановлюються однотипними завдяки тому, що всередині корпусу датчиків зна- ходяться тільки однотипні п’єзокварцові елемен- ти, а їх електронні блоки винесені в центральний модуль управління. Це дає змогу використовува- ти датчики як взаємозамінні, тобто кожен датчик може виступати як у якості випромінювача сиг- налів, так і в якості приймача сигналів. Крім того, розміщення тільки п’єзокварцових елементів без електронних блоків у датчиках призводить до значного спрощення конструкції корпусів датчи- ків, що має велике значення для вирішення питан- ня їх герметичності у водному середовищі труб, в які занурюються датчики при проведенні вимірю- вання, оскільки в таких умовах датчики перебува- ють під дією значного тиску. Передача сигналів відбувається по кабелях значної довжини (до 100 м). Знаходження елек- тронного блоку випромінювача в безпосеред- ній близькості до МК дає можливість формуван- ня необхідних сигналів у самому МК для роботи датчика-випромінювача. МК виробляє два види сигналів управління електронним блоком випро- мінювача: серію сигналів «накачки» високої на- пруги на високовольтному трансформаторі та сиг- нал миттєвого розряду цієї напруги, в результаті чого в п’єзокварцовому елементі генеруються УЗ коливання, які поширюються в тілі досліджуваної конструкції. Структурна схема електронного бло- ку випромінювача зображена на рис. 5. Оскільки електронний блок випромінювача гене- рує короткий (5 мс) високовольтний сигнал ампліту- дою приблизно 1000 В, який проходить по кабелю довжиною до 100 м до датчика, то вини- кає необхідність виконати гальванічну розв’язку цього блоку від інших електрич- них кіл універсальної системи акустичного каротажу та віброударної діагностики (ПК, інші електронні блоки). Для цього до скла- ду електронного блоку введено наступ- ні елементи: перетворювач напруги +5 В, яка надходить від USB порта ПК, в +12 В Рис. 4. Молоток для проведення випробувань луно-методом (а) та адапто- ваний для луно-методу датчик швидкості (б) 15ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ з гальванічною розв’язкою цієї напруги; дві мікро- схеми оптронів, що застосовані для гальванічної розв’язки сигналів МК від електронного блоку ви- промінювача. В такому разі такі елементи, як ключ накачки високої напруги, ключ розряду п’єзоквар- цового елемента датчика, високовольтний тран- сформатор, випрямляч сигналів, кабель з датчиком не мають електричного зв’язку з іншими колами ви- мірювальної системи. Серія сигналів з частотою 100 кГц, які надхо- дять з виходу оптрона 1 на вхід ключа накачки, за- пускає в роботу первинну обмотку високовольтно- го трансформатора з коефіцієнтом трансформації 100. При цьому амплітуда сигналів на його вто- ринній обмотці в кінці серії імпульсів тривалістю 5 мс досягає величини ≈ 1000 В. Після випрямлен- ня напруги на вторинній обмотці трансформатора п’єзокварцовий елемент випромінювача буде за- ряджений до потенціалу такої ж величини. В кін- ці серії імпульсів накачки на МК виробляється імпульс тривалістю 20 мс, який через оптрон 2 над- ходить на ключ розряду для миттєвого розряду по- тенціалу на п’єзокварцовому елементі випроміню- вача. Часова діаграма роботи електронного блоку випромінювача зображена на рис. 6. Розряд потенціалу на п’єзокварцовому еле- менті викликає появу УЗ коливань, які згасають протягом 20 мс. Поширюючись у тілі досліджу- ваної конструкції, ці коливання досягають при- ймача, в якому генеруються електричні сигнали з тією ж частотою, що і у випромінювача. При цьому важливо, щоб резонансні частоти обох п’єзокварцових елементів співпадали з достат- ньою точністю (допустима відмінність не біль- ше 0,5 %). Програмне забезпечення управління сис- темою. Для проведення випробувань було роз- роблено спеціальне прикладне програмне забез- печення, яке дає можливість враховувати велику кількість параметрів для проведення обстежень, що необхідно для подальшого створення звітної документації. Програма влаштована таким чином, що всі випробування групуються у базі даних за наступними критеріями: Фірма-замовник à Об’єкт замовника à Еле- мент Об’єкт à Номер/назва конструкції Вибір даних критеріїв виконується оператором за допомогою візуальних компонентів перед по- чатком обстежень. Випробування відображаються у вигляді спис- ку, який містить основні параметри конструкції. У випадку паль це: номер, проектна довжина, ді- аметр палі, також включається дата проведення обстеження. Таким чином, для проведення нового обсте- ження необхідно спочатку вибрати чи за дати па- раметри розташування конструкції. При цьому тип конструкції можна вибирати з переліку, а та- кож є можливість для кожної конструкції додава- ти коментар, що надає допомогу при проведенні аналізу результатів обстежень. Робочий екран проведення випробувань в режимі каротажу наведений на рис. 7. У його верхній лівій частині виводиться графік поточ- ної реалізації хвильового процесу. У централь- ній частині екрану наводиться відображення у спеціальному режимі, де по вертикальній шкалі відкладаються значення лічильників енкодерів Рис. 5. Структурна схема електронного блоку випромінювача Рис. 6. Часова діаграма роботи електронного блоку випромінювача 16 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ глибини, а по горизонтальній шкалі з урахуван- ням бази прозвучування відтворюються значен- ня реалізацій у режимі контрастності, що надає можливість контролювати весь процес карота- жу по всій довжині палі. Висновки Таким чином, показано, що для достатньо повного та ефективного обстеження занурених у ґрунт бетонних паль особливо відповідаль- них об’єктів необхідно використовувати у сукупності два методи дефекто- скопії: віброударну діагностику на ос- нові луно-методу та метод акустичного каротажу. Розроблено та виготовлено експери- ментальний зразок системи акустично- го каротажу та віброударної діагности- ки на основі п’єзокварцових елементів уніфікованої конструкції та удоскона- лених електронних блоків. Проведено його експериментальні випробування в умовах будівельних майданчиків із за- стосуванням спеціальної випробувальної апаратури. Результати роботи можуть бути вико- ристані як при зведенні нових мостових та будівельних конструкцій, так і при відновленні об’єктів, частково зруйнова- них внаслідок стихійних лих, техноген- них та інших катастроф, у тому числі у східних регіонах України. 1. Городжа А. Д. Сучасний стан контролю якості залізобе- тонних паль і бурових стовпів / А. Д. Городжа, Б. О. Тро- щинський, В. П. Козел // Основи і фундаменти. – 2006. – Вип. 30. – С. 34 – 38. 2. Створення методів та системи ударної діагностики для визначення технічного стану та подовження ресурсу бу- дівельних та мостових конструкцій / М. В. Мислович, А. Д. Городжа, Л. Б. Остапчук [та ін.] // Збірник науко- вих статей з цільової програми «Ресурс». – К.: Вид-во Ін-ту електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, 2012. – С. 456–463. 3. Paquet J. Etude vibratoire des pieux en be'tonreponse harmonique et impulsionelle. Application au controle / J. Paquet // Annales de i institut Technique du Batiment et des travaux Pablics. – 1968. – Mai. – P. 794–803. The paper presents the results of development of an all-purpose computer system, designed for flaw detection of bridge and building structures with application of methods of acoustic logging and vibration impact diagnostics. The main objective of project research was improvement of reliability and extension of service life at construction and reconstruction of bridge and building structures through development and introduction of respective technical means. Application of the developed system will allow determination of the degree of reliability of load-carrying concrete structures, in particular at restoration of objects partially destroyed as a result of natural disasters, technogenic and other catastrophes. K e y w o r d s : building and bridge structures, vibration impact diagnostics, acoustic logging technique Надійшла до редакції 06.05.2016 Рис. 7. Робочий екран програми в режимі каротажу НОВАЯ КНИГА ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СВАРКЕ И ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ. – Киев: Международная Ас- социация «Сварка», 2016. – 98 с. (электронное издание http://patonpublishinghouse.com/proceedings/ ltwmp2015book.pdf). Сборник содержит доклады, представленные на Седьмой международной конференции «Лазер- ные технологии в сварке и обработке материалов», 14–18 сентября 2015 г., Одесса, Украина, в ко- торых отражены последние достижения в области лазерной сварки, резки, наплавки и других со- временных технологий лазерной обработки материалов. Рассматриваются перспективы применения лазерных технологий. Авторами докладов являются известные ученые и специалисты из нескольких стран мира. Архив предыдущих шести конференций «Лазерные технологии в сварке и обработке материалов» на сайте: http://patonpublishinghouse.com/proceedings/ltwmp

Institution

Ähnliche Einträge