ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Результаты исследования волоконно-оптического преобразователя системы мониторинга строительных конструкций

Вестник МГСУ 9/2018 Том 13
  • Серегин Николай Григорьевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) кандидат технических наук, доцент кафедры архитектурно-строительного проектирования, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
  • Гиясов Ботир Иминжонович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой архитектурно-строительного проектирования, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .

Страницы 1055-1066

Предмет исследования: волоконно-оптический преобразователь системы мониторинга технического состояния строительных конструкций. Дана формулировка мониторинга технического состояния строительных конструкций. Названы методы и средства измерений для проведения мониторинга. Описана работа автоматизированных стационарных систем, предназначенных для выявления в автоматизированном режиме изменений напряженно-деформационного состояния строительных конструкций. Показано широкое распространение автоматизированных станций на базе волоконно-оптических измерительных систем. Приведены преимущества волоконно-оптических измерительных систем перед аналогичными системами. Дана краткая характеристика волоконно-оптических методов и средств измерения расстояний и перемещений технических объектов в пространстве. Материалы и методы: рассмотрены методы и средства проведения мониторинга строительных конструкций. Выбран спектральный метод низкокогерентной интерферометрии, который заключается в измерении спектра мощности излучения с последующей математической обработкой этого спектра. Приведена краткая характеристика спектрального метода волоконно-оптической низкокогерентной интерферометрии и проанализированы его достоинства. Его главное достоинство - высокая точность измерений физических величин. Рассмотрены и обоснованы преимущества волоконно-оптических датчиков для достижения поставленной цели перед другими устройствами. Результаты: разработаны конструкции волоконно-оптических датчиков температуры и деформаций. Исследовано практическое применение волоконно-оптического датчика, работающего по спектральному методу низкокогерентной интерферометрии, для решения задач мониторинга технического состояния строительных конструкций на примере контроля деформации крепежного элемента строительной конструкции в процессе ее эксплуатации. Разработаны: технология изготовления волоконно-оптических датчиков; конструкции крепежных устройств, оборудованных волоконно-оптическими датчиками; методика и экспериментальная установка для испытаний крепежных устройств, оборудованных волоконно-оптическими датчиками. Представлены результаты их испытаний. Выводы: сформулированы выводы и рекомендации для дальнейших исследований. Результаты исследований уже неоднократно были опубликованы в различных периодических научных изданиях. Работа предназначена для комплексного обобщения ранее достигнутых результатов и постановки задач дальнейших исследований. Применение спектрального метода волоконно-оптической низкокогерентной интерферометрии позволяет обеспечивать не только высокую точность и надежность измерения деформаций конструктивных строительных элементов, но и сложных строительных систем различного назначения в процессе их исследования, проектирования, изготовления и эксплуатации. Это позволяет рекомендовать применение волоконно-оптических преобразователей в качестве датчиков в составе измерительных систем для мониторинга строительных конструкций.

DOI: 10.22227/1997-0935.2018.9.1055-1066

Библиографический список
  1. Запруднов В.И. Основы строительного дела. М. : Изд-во Московского государственного университета леса, 2008. 471 с.
  2. Гиясов Б.И., Серегин Н.Г. Конструкции уникальных зданий и сооружений из древесины: уч. пос. М. : Издательство АСВ, 2014. 88 с.
  3. Шишкин В.В., Гранев И.В., Шелемба И.С. Отечественный опыт производства и применения волоконно-оптических датчиков // Прикладная фотоника. 2016. Т. 3. № 1. С. 61-75.
  4. Рубцов И.В., Неугодников А.П., Егоров Ф.А., Поспелов В.И. Организация системы мониторинга фасадных конструкций на базе волоконно-оптических датчиков // Технологии строительства. 2004. № 5 (33). С. 12-13.
  5. Yu B., Kim D.W., Deng J., Xiao H., Wang A. Fiber Fabry-Perot senses for detection of partial discharges in power transformers // Applied Optics. 2003. Vol. 42. Issue 16, p. 3241. DOI: 10.1364/ao.42.003241.
  6. Rao Y.J., Jackson D.A. Recent progress in fiber optic low-coherence interferometry // Measurement Science and Technology. 1996. Vol. 7. Issue 7. Pp. 981-999. DOI: 10.1088/0957-0233/7/7/001.
  7. Nieva P.M. New trends on MEMS sensor technology for harsh environment applications // Sensors and Transducers Journal. 2007. Special issue, October. Pp. 10-20.
  8. Oh K.D., Ranade J., Arya V., Wang A., Claus R.O. Miniaturized fiber optic magnetic field sensors // Process Monitoring with Optical Fibers and Harsh Environment Sensors : conf. publ. 11 Jan 1999. DOI: 10.1117/12.335739.
  9. Taplin S., Podoleanu A.Gh., Webb D.J., Jackson D.A. Displacement sensor using channelled spectrum dispersed on a linear CCD array // Electronics Letters. 1993. Vol. 29. Issue 10. Pp. 896-897. DOI: 10.1049/el:19930598.
  10. Podoleanu A.Gh., Taplin S.R., Webb D.J., Jackson D.A. Channelled spectrum liquid refractometer // Review of Scientific Instruments. 1993. Vol. 64. Issue 10. Pp. 3028-3029. DOI: 10.1063/1.1144355.
  11. Потапов В.Т., Жамалетдинов М.Н., Жамалетдинов Н.М., Мамедов А.М., Потапов Т.В. Волоконно-оптическое устройство для измерения абсолютных расстояний и перемещений с нанометровым разрешением // Приборы и техника эксперимента. 2013. № 5. С. 103-107. DOI: 10.7868/S0032816213040277.
  12. Бурков В.Д., Леонов Л.В., Потапов В.Т., Потапов Т.В., Удалов М.Е. Методы волоконно-оптической низкокогерентной интерферометрии и их применение в разработках волоконно-оптических датчиков физических величин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2012. № 3 (86). С. 174-179.
  13. Кузнецов А.Г., Бабин С.А., Шелемба И.С. Распределенный волоконный датчик температуры со спектральной фильтрацией направленными волоконными ответвителями // Квантовая электроника. 2009. Т. 39. № 11. С. 1078-1081. DOI: 10.1070/QE2009v039n11ABEH014173.
  14. Hay A.D. Bolt, stud or fastener having an embedded fiber optic Bragg grating sensor for sensing tensioning strain: US 5945665A, G01B11/18. Appl. 09 May 1997; publ. 31 August 1999.
  15. Серегин Н.Г., Сорокин С.В. Внедрение волоконно-оптических датчиков в систему тарировки и испытаний устройств измерительной техники // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2012. № 6 (89). C. 107-109.
  16. Серегин Н.Г., Беляков В.А., Сорокин С.В., Яковлев А.В. Применение волоконно-оптического датчика для контроля, поверки и тарировки датчиков температуры // Инженерный вестник. 2014. № 6. С. 526-533.
  17. Шашурин В.Д., Потапов В.Т., Серегин Н.Г., Сорокин С.В., Ветрова Н.А., Федоркова Н.В. Технология изготовления и результаты испытаний чувствительных элементов волоконно-оптических датчиков температуры // Машиностроитель. 2016. № 5. С. 34-41.
  18. Шашурин В.Д., Потапов В.Т., Серегин Н.Г., Сорокин С.В., Ветрова Н.А., Колесников Л.А. и др. Применение метода волоконно-оптической низкокогерентной интерферометрии для контроля деформаций крепежных элементов строительных конструкций в процессе их эксплуатации // Машиностроитель. 2016. № 8. С. 13-19.
  19. Серегин Н.Г., Гиясов Б.И. Измерительные системы диагностики и мониторинга технического состояния уникальных зданий и сооружений // Строительство: наука и образование. 2017. Т. 7. Вып. 3 (24). С. 19-35. DOI: 10.22227/2305-5502.2017.3.2.
  20. Исаев В.Г., Серегин Н.Г., Гречаная Н.Н. Измерение деформаций конструктивных элементов технических систем летательных аппаратов волоконно-оптическими устройствами // Информационно-технологический вестник. 2018. № 2 (16). С. 14-24.
  21. ГОСТ 32019-2012. Мониторинг технического состояния уникальных зданий и сооружений. Правила проектирования и установки стационарных систем (станций) мониторинга. М. : Стандартинформ, 2014.

Скачать статью

Результаты 1 - 1 из 1