Смирнова Любовь Александровна - студентка Технологического института Северо-Восточного федерального университета им. М.К.Аммосова. (СВФУ, г.Якутск)
Николаева Анна Владимировна - студентка Технологического института Северо-Восточного федерального университета им. М.К.Аммосова. (СВФУ, г.Якутск)
Аннотация: Устройство предназначено для обслуживания технического состояния зданий и позволяет повысить точность определения места сдвига строения. В качестве датчиков используют трибоэлектрический датчик, выполненный в виде набора изолированных проводов, путем установки на балки между сваями. С его помощью можно будет прослеживать деформацию здания, и обнаруживать изменение положения бетонной конструкции.
Ключевые слова: Датчики, отслеживание повреждений, трибоэлектрический эффект.
Во всем мире проводятся разработки различных средств, обеспечивающих защиту жизни человека. Последствия воздействия трибоэлектрических явлений на технологические процессы и технические системы связаны с «человеческим фактором», порой не вовремя предупрежденные об опасности люди, не успевают спастись из здания, которое вот- вот обрушится.
Одним из методов защиты, является установка оборудования по предупреждению обрушений.
Основной целью настоящей работы является разработка динамического метода исследования трибоэлектрических свойств конструкций, построение модели накопления и релаксации электрических зарядов на сваях и балках с учетом электропроводящих свойств материала для прогноза долговечности здания.
Практическая значимость исследования состоит в том, что предложенные нами аспекты использования трибоэлектрических датчиков позволят расширить их применение.
Трибоэлектрический датчик обнаружения обычно используется для оборудования периметральных заграждений с целью обнаружения их преодоления путём формирования тревожного сообщения о локальной деформации заграждения и закреплённого на нём чувствительного элемента.
В нашем же случае, применение его будет с целью обнаружения повреждений или сдвигов опорных балок.
Принцип действия датчика основан на регистрации блоком обработки сигнала электрических сигналов, возникающих в чувствительном элементе и его узлах напряжения (местах жёсткого крепления чувствительного элемента к бетонному изделию), при механическом воздействии на элементы или сдвиге в какую-либо сторону.
Каждый датчик (провод) присоединен к блоку сбора сигналов, выполненному в виде прибора, измеряющего напряжение. В качестве прибора, измеряющего напряжения, предполагается использовать стандартные промышленные многоканальные аналого-цифровые преобразователи (АЦП), соответственно 32 канала для одной линии.
Работа устройства осуществляется следующим образом. При деформации или изменения положения сваи на датчиках (проводах), расположенных на опорной балке, вследствие трибоэлектрического эффекта появляется электрический заряд, который в виде импульса напряжения U(t) регистрируется блоком сбора сигналов (АЦП). Величина напряжения равна
U = R*dQ/dt, (1)
где R - входное сопротивление прибора, измеряющего напряжение,
Q - электрический заряд, появившийся на датчике,
dQ/dt - скорость изменения заряда во времени.
Компьютер постоянно опрашивает все каналы АЦП. Интервал времени между опросами каждого канала должен быть значительно меньше чем длительность импульса. При превышении напряжения на каком-нибудь канале выше заданной пороговой амплитуды Uп включается режим записи и все сигналы со всех каналов записываются в течение интервала времени, большего чем длительность импульса.
Полученные данные из блока сбора сигналов поступают в блок обработки сигналов. Блок обработки сигналов (компьютер) анализирует записанные данные (импульсы напряжения), поступившие от различных датчиков. Обработка данных, поступивших от каждой группы датчиков (32 датчика), расположенных параллельно земле или линии установки сваи, производится раздельно.
Использование таких датчиков в обеспечении безопасности людей позволит значительно облегчить управление процессами устранения и своевременного обнаружения повреждений и дефектов конструкций. В дальнейшем планируется производить упрощенные датчики с облегченной конструкцией и быстрым взаимодействием с головным центром управления. Установка такой системы слежения за состоянием здания позволяет даже при большом перепаде температур отслеживать состояние жилых домов, производственных зданий и других сооружений, используемых человеком, без угрозы обрушения.
Список литературы:
1. Василенок Ю.И Защита полимеров от статического электричества. Л.: «Химия», 1975.- 192 с.
2.ЛандауЛ.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика.ТОМVIII. Электродинамика сплошных сред. -М.: Наука, 1982. 621 с.
3.ЖихаревА.П., Петропавловский Д.Г., Кузин С.К.МишаковВ.Ю. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности. Учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 448 с.
4.Кечиев. Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. М.: Издательский Дом «Технологии», 2005.-352 с.
5. Хорват Т., Берта И. Нейтрализация статического электричества. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 104 с.
6.Изгородин. А.К., Семикин А.П. Электризация волокнистых материалов. -Иваново: ИГТА, 2002. 200 с.
7. Гефтер П.Л. Электростатические явления в процессах переработки химических волокон. М.: Легпромбытиздат, 1989. - 272 с.
8. Статическое электричество при переработке химических волокон. М.: Легкая индустрия, 1966. - 346 с.
9. Regional Publication European Series N 10/ Nonionizing Radiation Protection. Copengagen: WHO, 1982. - pp. 267-267.
10. Sheppard A.R. Biological effects of high voltage direct current transmission lines: Report available /- Springfield: Port Royal Rd, 1983. pp. 190-190.
11. Гигиена труда при воздействии электромагнитных полей. Под ред. Ковшило В.Е. -М.: Медицина, 1983. 178 с.
12. Чекаль В.Н., Акименко В.Я., Бей Т.В. и др. Гигиенические особенности одежды из искусственных материалов. Киев: Здоровье, 1982. - С. 120120.
13. Меркулова А.И. Методы и средства защиты организма человека от статического электричества-М.: МДНТИ, 1968.
14. Правила защиты от статического электричества в шелковой промышленности-М.: ЦНИИТЭИЛегпром, 1977