Tilt and microvibrations sensor for monitoring buildings condition and equipment

Abstract

Рассмотрен датчик микровибраций с цифровым выходом на основе микромеханического акселерометра с аналоговым выходом. Выбраны оптимальные схемно-конструктивные решения датчика, разработаны алгоритмы обработки сигналов с микромеханического акселерометра и методики проведения измерений. Проведены исследования вибрационных возмущений в лаборатории для выявления влияния микровибрации на измерительное оборудование. Разработано программное обеспечение для визуализации полученных результатов. Полученные результаты проанализированы, определены шумовые составляющие в канале измерения. Охарактеризованы особенности идентификации погрешностей микромеханических акселерометров в составе датчика микровибрации. Для определения коэффициентов чувствительности к температуре и тепловому шуму были проведены температурные испытания. По результатам экспериментов определен оптимальный полином аппроксимации по температуре с наименьшей погрешностью. Для выявления возмущений в процессе измерений осуществлены регистрация и спектральный анализ нулевых сигналов акселерометра датчика углов и микровибраций в течение длительного периода времени. Также проведена аппроксимация по времени и определен оптимальный полином аппроксимации. Выполнен спектральный анализ нулевых сигналов акселерометров. Анализ амплитудно-частотных характеристик нулевых сигналов акселерометров показал, что основные возмущения находятся в диапазоне от 0 до 40 Гц. Установлено, что данный датчик обладает некоторыми преимуществами, по сравнению с аналогами: невысокой стоимостью элементной базы, простотой конструкции, универсальностью крепления. В связи с этим датчик углов и микровибраций может найти широкое применение в различных областях, в том числе при мониторинге уникальных зданий и строений, плотин, мостов, телескопов и других сооружений.