Способ контроля состояния длинномерного объекта и устройство для его осуществления

Способ контроля состояния длинномерного объекта и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей контроля за счет одновременного определения состояния грузонесущей конструкции и параметров перемещающейся по ее поверхности нагрузки-достигается посредством того, что с помощью волновода фиксируют распределение кривизны и изгибной жесткости по длине конструкции, затем в процессе,эксплуатации конструкции определяют ее напряженно-деформированное состояние путем измерения возникающих деформаций, одновременно по известной изгибной жесткости и деформациям конструкции получают распределение величины нагрузки, скорость и ускорение перемещения нагрузки вдоль конструкции. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (госпАтент cccp}

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . 1 (61) 1742615 (21) 4473623/28 (22) 06.09.88 (46) 07.02.93. Бюл. N. 5 (71) Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов (72) С.М,Михеев, В.Н.Земеров и П.В.Елшанский

1 (56) Авторское свидетельство СССР

N 1742615, кл. G 01 В 15/00, 1987. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

ДЛИННОМЕРНОГО ОБЬЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а точнее к контролю механических параметров длинномерных грузонесущих конструкций (рельcQBblx нитей железнодорожного полотна, монорельсов, канатных подвесных дорог) и является усовершенствованием изобретения по авт.св, N 1742615.

Целью дополнительного изобретения является расширение функциональных воэможностей контроля за счет одновременного определения состояния грузонесущей конструкции и параметров перемещающейся по ее поверхности нагрузки, На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, реализующего способ контроля состояния длинномернаго объекта; на фиг.2 — элемент грузонесущей конструкции с закрепленным волноводом.

„„Я „„1793213 А2 — расширение функциональных возможностей контроля за счет одновременного определения состояния грузонесущей конструкции и параметров перемещающейся по ее поверхности нагрузки — достигается посредствам того, что с помощью волновода фиксируют распределение кривизны и изгибнай жесткости по длине конструкции, затем в процессе эксплуатации конструкции

on ределя ют ее напряженно-деформированное состояние путем измерения возникающих деформаций, одновременно по известной изгибной жесткости и деформациям конструкции получают распределение величины нагрузки, скорость и ускорение перемещения нагрузки вдоль конструкции.

2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 модулированной волновой энергии, выполненный, например, в виде связанных между собой генератора 3 оптического диапазона, первый пространственный фильтр 4, канал 5 передачи волновой энергии в виде волновода, второй пространственный фильтр 6 и демодулятор 7, выполненный в виде двух синхроных фотодетекторов 8 и 9, подключенных к выходам второго пространственного фильтра 6, интегратора 10, подключенного к выходу детектора 9 и связанного с выходами интегратоар t0 и второго детектора 8, операционного усилителя 11, выход которого является выходом демодулятора 7.

В состав демодулятора 7 входит генератор 12 сигналов, синхронизированный через направленный ответвйтель 13 с

1793213 сигналом опорной моды на выходе прострэнственного фильтра 6, выход генератора 12 подключен на вторые выходы фотодетекторов 8 и 9.

Кроме того, в состав устройства для кон- 5 троля состояния длинномерного обьекта входят аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, микропроцессор 14 и блок 15 памяти, соединенные последовательно, причем вход АЦП 13 подключен к выходу 10 демодулятора 7, а также видеотерминал 16, соединенный с выходом микропроцессора

14.

Длинномерным объектом в примере реализации способа выступает грузонесущая конструкция в виде рельса 17 (фиг,2) по которому перемещается распределенная нагрузка, а именно — железнодоро>кный состав 18, Волновод 5 должен быть выполнен по 20 меньшей с одной опорной и одной измерительной, взаимодействующими в зависимости от кривизны его оси, модами.

Способ контроля состояния длинномерного обьекта осуществляется следующим образом.

В начале контроля в источнике 1 модулированной волновой энергии модулятор 2 вырабатывает последовательность импульсов, модулирующих высокочастотные колебания генератора 3 оптического излучения, Длительность и период повторения моделирующих импульсов определяются требуемыми параметрами контроля динамическим диапазоном изменения контролируемого параметра (в данном случае кривизны поверхности рельса 17), разрешающей способностью контроля по длине объекта, а также параметрами волновода 5. На выходе генератора 3 формируется импульс- 40 нэя последовательность оптических коге рентных колебаний. Эта последовательность когерентных колебания поступает на вход пространственного фильтра 4. В этом фильтре 4 происходит преобразование 45 пространственной структуры оптического поля так, чтобы на входе волновода 5 эта структура соответствовала требуемой структуре по меньшей мере одной опорной моды. Так формируется и подается в волно- 50 вод 5 опорная мода, Распространяясь по волноводу 5, опорная мода возбуждает измерительную моду С погонным коэффициентом взаимодействия между организованными модами, пропорциональным 55 изменению кривизны оси волновода 5. Следовательно, измерительная мода также импульсный сигнал, когерентный с сигналом опорной моды, За счет заранее созданного разного замедления фазовых скоростей опорной и измерительной мод в волноводе

5 обеспечивается распространение мод с различными скоростями, что далее создает возможность с помощью масштабного преобразования перейти в демодуляторе 7 от временной координаты в сигнале, соответствующем распределению кривизны, к пространственной вдоль волновода 5.

Проходя через пространственный фильтр 6, опорная и измерительная моды разделяются в пространстве и поступают на первые входы соответственно снихронных фотодетекторов 9 и 8. Эти входы являются входами демодулятора 7. Направленный ответвитель 13 отделяет некоторую часть энергии опорной моды с первого входа синхронного фотодетектора 9 для синхронизации генератора 12. Остальная часть энергии передается на первый вход синхронного фотодетектора 9. Одновременно на вторые входы синхронных фотодетекторов 8 и 9 подается сигнал генератора 12 в виде когерентного с сигналом опорной моды СВЧ-поля, за счет чего осуществляются синхронные (с сохранением знака огибающей импульсов измерительной моды) детектирование оптических полей. На выходах снихронных детекторов 8 и 9 появляются таким образом электрические сигналы, Причем сигнал на выходе синхронного фотодетектора 9 пропорционален огибающей сигнала опорной моды, а сигнал на выходе синхронного фотодетектора 8 пропорционален с учетом знака огибающей сигналу измерительной моды, который в свою очередь является отображением распределения приращения кривизны вдоль оси волновода 5 или поверхности рельса 17, Электрйческие импульсы опорного сигнала с выхода синхронного фотодетектора 9 поступают на вход интегратора 10, на выходе которого образуется электрический сигнал, соответствующий амплитуде входного импульсного сигнала (сигнал интегральный амплитуды), Сигйал с выхода интегратора 10 подается на первый вход операционного усйлителя 11, на второй вход которого подается измерительный сигнал с выхода синхронного фотодетектора 8. Нэ выходе операционного усилителя 11, осуществляющего также интегрирование, снимается электрический сигнал, величина которого определяется величиной интеграла от приращения кривизны вдоль оси волновода 5 и не зависит от величины опорного сигнала. С выхода операционного усилителя 11, являющегося выходом демодулятора 7, сигнал, пропорциональный распределению кривизны рельса 17, поступает нэ вход АЦП 13, В

АЦП 13 этот сигнал преобразуется в цифро1793213

20 вой код, который поступает на вход микропроцессора 14. В последнем производится цифровая обработка распределения кривизны рельса 17 сначала для определения изгибной жесткости рельса 17 с учетом подстилающей поверхности при прохождении железнодорожного состава 18 с известным весом и известной длиной. Полученная из-. гибная жесткость в виде распределения по длине рельса 17 с выхода микропроцессора

14.передается и записывается в блоке 15 памяти. По распределению текущей кривизны, изгибной жесткости рельса 17, скорости и ускорению перемещения контролируемого состава 18 (определяемым по скорости и ускорению перемещения деформаций) в

Формула изобретения

1, Способ контроля состояния длинномерного объекта по авт.св. N 1742615, о тл ич а ю щи йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей контроля за счет одновременного Определения состояния грузонесущей конструкции и параметров перемещающейся по ее поверхности нагрузки, в волноводе, реагирующем на изменение кривизны его оси, создают разные замедления фазовых скоростей опорных и наиболее информативных по кривизне конструкции мод, перемещения по поверхности конструкции заранее заданную нагрузку, с помощью волновода фиксируют распределение кривизны и соответственно изгибной жесткости по длине конструкции, затем в процессе эксплуатации конструкции определя ют ее на и ряжен но-деформирован ное состояние .за счет измерения возйикающих деформаций, а также одновременно по известной изгибной жесткости и деформациям конструкции получают распределение величины нагрузки, скорость и ускорение ее перемещения вдоль конструкции, микропроцессоре 14 определяются Bec состава 18 и его распределение по длине, прогнозируется местонахождение состава 18 через заданное время и определяется на5 пряженно-деформированное состояние рельса 17. Результаты обработки с выхода микропроцессора 14 поступают для отображения на вход видеотерминала 16, Волновод 5 целесообразно выполнять в

10 виде волоконного по меньшей мере двухмодового световода с изолирующей и защитной оболочками с кварцевыми или полимерными волокнами. Волновод 5 закрепляется на поверхности рельса 17, не15 контактирующей с железнодорожным составом 18, 2. Устройство для контроля состояния длинномерного обьекта по авт. св, М

1742615, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей контроля, оно снабжено аналога-цифровой преобразователем {АЦП), микропроцессором, вход которого соединен с выходом АЦП, вход АЦП соединен с выходом демодулятора, выход микропро-цессора подсоединен к входу видеотерминала, а волновод, выполненный в виде многомодового волоконного световода с изолирующей и защитной оболочками, закреплен вдоль образующей грузонесущей конструкции на ее не контактирующей с нагрузкой поверхности в плоскости деформаций, возникающих от действия перемещающейся нагрузки, синхронные детекторы выполнены в виде фотодетекторов, а источник модулированной волновой энергии выполнен в виде генератора оптического излучения.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что груэонесущую конструкцию используют в качестве волновода в акустическом диапазоне волн.

1793213

Фиг. 2

Заказ 494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ф

I

1 !

1

1 (t—

Составитель В.Николаев

Редактор Л.Волкова Техред М.Моргентал Корректор С.Пекарь

I

1 ! (I

1 ! (