RU2473873C1 - System for remote monitoring and diagnosing state of structures and construction engineering facilities - Google Patents
System for remote monitoring and diagnosing state of structures and construction engineering facilities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2473873C1 RU2473873C1 RU2011135709/28A RU2011135709A RU2473873C1 RU 2473873 C1 RU2473873 C1 RU 2473873C1 RU 2011135709/28 A RU2011135709/28 A RU 2011135709/28A RU 2011135709 A RU2011135709 A RU 2011135709A RU 2473873 C1 RU2473873 C1 RU 2473873C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- washer
- frequency
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая система относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для дистанционного неразрушающего контроля, оценки и прогнозирования технического состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений производственного, спортивного, культурного и военного назначения в течение всего периода их эксплуатации.The proposed system relates to measuring equipment and can be used for remote non-destructive testing, assessment and prediction of the technical condition of structures and civil engineering structures of industrial, sports, cultural and military purposes throughout the entire period of their operation.
Известны системы дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерно-строительных сооружений (авт. свид. СССР №№720.215, 860.281, 1.062.512, 1.159.153, 1.193.454, 1.200.123, 1.213.350, 1.261.629, 1.415.048, 1.456.765, 1.481.589, 1.498.664, 1.649.314, 1.682.264, 1.781.504; патенты РФ №№2.008.534, 2.014.579, 2.036.446, 2.079.289, 2.082.121, 2.119.648, 2.123.672, 2.130.593, 2.180.430, 2.224.980, 2.247.958, 2.272.993, 2.327.105, 2.357.205, 2.410.655, 2.413.055; патенты США №№2.866.059, 3.170.152, 3.216.475, 3.827.514, 4.107.985; патент ФРГ №2.900.614; патенты ЕР №№0.401.133, 0.927.869; Ренский А.Б Руководство по тензометрированию строительных конструкций и материалов. - М., 1971, с.133, с.149-155 и другие).Known systems for remote monitoring and diagnostics of the state of structures and civil engineering constructions (ed. Certificate of the USSR No. 720.215, 860.281, 1.062.512, 1.159.153, 1.193.454, 1.200.123, 1.213.350, 1.261.629, 1.415 .048, 1.456.765, 1.481.589, 1.498.664, 1.649.314, 1.682.264, 1.781.504; RF patents No. 2.008.534, 2.014.579, 2.036.446, 2.079.289, 2.082.121 , 2.119.648, 2.123.672, 2.130.593, 2.180.430, 2.224.980, 2.247.958, 2.272.993, 2.327.105, 2.357.205, 2.410.655, 2.413.055; U.S. Patent Nos. 2,866 .059, 3.170.152, 3.216.475, 3.827.514, 4.107.985; FRG patent No. 2.900.614; EP patents No. No. 0.401.133, 0.927.869; Rensky A. B. Guide for the strain gauging of building structures and materials. - M., 1971, p.133, p.149-155 and others).
Из известных систем дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерно-строительных сооружений наиболее близким к предлагаемой системе является «Силоизмерительное устройство» (патент РФ №2.410.655, G01L 1/00, 2010), которое выбрано в качестве базового объекта.Of the known systems for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and civil engineering structures, the closest to the proposed system is the "Force Measuring Device" (RF patent No. 2.410.655,
Известное устройство обеспечивает дистанционное измерение усилия и температуры в различных резьбовых соединениях инженерно-строительных элементов и конструкций, от состояния которых в значительной степени зависит вероятность аварийных ситуаций в строительных сооружениях, имеющих важное стратегическое значение. Силоизмерительное устройство содержит навинченную на резьбу стержня гайку, расположенную под гайкой подкладную шайбу, а также стопорный элемент из эластичного материала и шайбу с буртом, размещенную на стержне со стороны соединяемой детали и обращенную буртом в сторону гайки, при этом стопорный элемент выполнен в виде шайбы и расположен между шайбами с охватом резьбового стержня, подкладная шайба выполнена плоской диаметром, меньшим диаметра стопорного элемента, а наружный диаметр подкладной шайбы больше максимального торцевого размера гайки. Причем устройство снабжено плоской силоизмерительной шайбой диаметром, равным диаметру подкладной шайбы, с двумя резонаторами на поверхностных акустических волнах и считывателем, силоизмерительная шайба выполнена из нержавеющей стали и размещена между подкладной шайбой и стопорным элементом из эластичного материала, в шпоночной выточке силоизмерительной шайбы установлены два резонатора на поверхностных акустических волнах, первый из которых чувствительный к сжатию силоизмерительной шайбы посредством жесткого соединительного слоя, а второй - чувствительный к температуре окружающей среды посредством мягкого эластичного клея.The known device provides remote measurement of force and temperature in various threaded joints of engineering and construction elements and structures, the state of which largely determines the likelihood of accidents in building structures of important strategic importance. The force measuring device comprises a nut screwed onto the thread of the rod, a washer located under the nut, and a locking element made of elastic material and a washer with a collar, placed on the rod from the part to be joined and facing the collar towards the nut, while the locking element is made in the form of a washer and located between the washers with a threaded rod span, the washer is made of a flat diameter smaller than the diameter of the locking element, and the outer diameter of the washer is larger than the maximum end dimension Dr. nuts. Moreover, the device is equipped with a flat load washer with a diameter equal to the diameter of the washer, with two resonators on surface acoustic waves and a reader, the load washer is made of stainless steel and placed between the washer and the stop element of elastic material, two resonators are installed in the keyway of the load washer surface acoustic waves, the first of which is sensitive to compression of the load plate by means of a rigid connecting layer I, and the second - sensitive to the ambient temperature by means of a soft flexible adhesive.
Однако известное устройство имеет ограниченные возможности, выполняет только локальные функции и не обеспечивает достоверного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений, удаленных на значительное расстояние от пункта контроля.However, the known device has limited capabilities, performs only local functions and does not provide reliable monitoring and diagnostics of the condition of structures and civil engineering structures, remote at a considerable distance from the control point.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем достоверного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений, удаленных на значительное расстояние от пункта контроля.An object of the invention is to expand the functionality of the device by reliable monitoring and diagnostics of the condition of structures and civil engineering structures, removed at a considerable distance from the control point.
Поставленная задача решается тем, что система дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений, включающая, в соответствии с ближайшим аналогом, силоизмерительное устройство, содержащее навинченную на резьбу стержня гайку, расположенную под гайкой подкладную шайбу диаметром, равным диаметру подкладной шайбы, с двумя резонаторами на поверхностных акустических волнах, шайбу с буртом, размещенную на стержне со стороны соединяемой детали и обращенную буртом в сторону гайки, стопорный элемент из эластичного материала и считыватель, при этом стопорный элемент выполнен в виде шайбы и расположен между шайбами с охватом резьбового стержня, подкладная шайба выполнена плоской диаметром, меньшим диаметра стопорного элемента, а наружный диаметр подкладной шайбы больше максимального торцевого размера гайки, силоизмерительная шайба выполнена из нержавеющей стали и размещена между подкладной шайбой и стопорным элементом из эластичного материала, в шпоночной выточке силоизмерительной шайбы установлены два резонатора на поверхностных акустических волнах, первый из которых чувствительный к сжатию силоизмерительной шайбы посредством жесткого соединительного слоя, а второй - чувствительный к температуре окружающей среды посредством мягкого эластичного клея, резонаторы на поверхностных акустических волнах через сквозные отверстия высокочастотными кабелями связаны соответственно с приемопередающими антеннами, каждый резонатор на поверхностных акустических волнах выполнен на пьезокристалле с нанесенными на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь состоит из двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность пьезокристалла, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, которые, в свою очередь, соединены высокочастотным кабелем с приемопередающей антенной, во втором резонаторе на поверхностных акустических волнах между встречно-штыревым преобразователем и набором отражателей размещена мембрана, считыватель выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первого усилителя высокой частоты, первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты второго узкополосного фильтра, первого фазометра, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, последовательно подключенных к выходу дуплексера второго усилителя высокой частоты, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя высокой частоты, третьего узкополосного фильтра и второго фазометра, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен к третьему входу блока регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, последовательно подключенных к выходу задающего генератора первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первого узкополосного фильтра и второго усилителя мощности, выход которого соединен с вторым входом дуплексера, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена пунктом контроля, состоящим из радиостанции и связанной с ней электронно-вычислительной машины, и m объектами контроля, каждый из которых состоит из радиостанции и связанного с ней считывателя, причем радиостанции пункта контроля и объектов контроля связаны между собой радиоканалами, каждая радиостанция содержит последовательно включенные генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого генератора, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, усилитель второй промежуточной частоты, перемножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, второй вход фазового манипулятора пункта контроля через электронно-вычислительную машину соединен с выходом фазового детектора, второй вход фазового манипулятора каждого объекта контроля через последовательно включенные преобразователь аналог-код и формирователь модулирующего кода соединен с выходом блока регистрации считывателя, выход фазового детектора каждого объекта контроля через блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, подключен к входу задающего генератора считывателя, частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ωпр2 The problem is solved in that the system of remote monitoring and diagnostics of the state of structures and civil engineering structures, including, in accordance with the closest analogue, a power measuring device containing a nut screwed onto the thread of the rod, a washer located under the nut with a diameter equal to the diameter of the washer, with two resonators on surface acoustic waves, a washer with a shoulder, placed on the rod from the side of the part to be joined and turned with the shoulder towards the nut, locking element t of elastic material and a reader, while the locking element is made in the form of a washer and is located between the washers with a threaded rod covering, the washer is made of a flat diameter smaller than the diameter of the stopper, and the outer diameter of the washer is larger than the maximum nut end size, the load washer is made of stainless steel and is placed between the washer and the locking element made of elastic material, two resonators are mounted on the surface in the keyway of the load-measuring washer acoustic waves, the first of which is sensitive to the compression of the load washer by means of a hard connecting layer, and the second is sensitive to ambient temperature by means of soft elastic glue, resonators on surface acoustic waves through through holes with high-frequency cables are connected respectively with transceiver antennas, each resonator on surface acoustic waves are made on a piezocrystal with aluminum thin-film counterposed on its surface a pin-type transducer of surface acoustic waves and a set of reflectors, an interdigital transducer consists of two comb systems of electrodes deposited on the surface of a piezocrystal, the electrodes of each of the combs are connected to each other by buses, which, in turn, are connected by a high-frequency cable to the transceiver antenna, in the second resonator on surface acoustic waves between the interdigital transducer and the set of reflectors is a membrane, the reader is made in the form of a sequential flashers, the first power amplifier, a duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, the first high-frequency amplifier, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the master generator, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the first high amplifier the frequency of the second narrow-band filter, the first phase meter, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, and the registration unit, the second input of which is connected to the output of the first a detector, connected in series to the output of the duplexer of the second high-frequency amplifier, a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the first narrow-band filter, the third multiplier, the second input of which is connected to the output of the second high-frequency amplifier, the third narrow-band filter and the second phase meter, the second input which is connected to the output of the first narrow-band filter, and the output is connected to the third input of the registration unit, the fourth input of which is connected to the output of the second phase a detector connected in series to the output of the master oscillator of the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first narrow-band filter and the second power amplifier, the output of which is connected to the second input of the duplexer, differs from the closest analogue in that it is equipped with a control point consisting of radio station and associated electronic computer, and m monitoring objects, each of which consists of a radio station and a reader associated with it, and radio stations of The control and monitoring objects are interconnected by radio channels, each radio station contains a high-frequency generator, a phase manipulator, a first mixer, the second input of which is connected to the first output of the first generator, an amplifier of the first intermediate frequency, a first power amplifier, a duplexer, whose input-output connected to a transceiver antenna, a second power amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator, the amplifier of the second intermediate hour a multiplier, the second input of which is connected to the second output of the first local oscillator, a bandpass filter and a phase detector, the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator, the second input of the phase manipulator of the control point is connected via the computer to the output of the phase detector, the second phase input the manipulator of each control object through a series-connected analog-code converter and a modulating code generator is connected to the output of the reader registration unit, the output is phase of the detector of each control object through the comparison unit, the second input of which is connected to the output of the memory unit, is connected to the input of the master oscillator of the reader, the frequencies ω g1 and ω g2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency ω pr2
ωг2-ωг1=ωпр2,w r1 r2 -ω = ω WP2,
радиостанция, размещенная на пункте контроля, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частотеa radio station located at the control point is configured to emit complex signals with phase shift keying at a frequency
ω3=ωг2=ωпр1,ω = ω 3 = ω z2 pr1,
где ωпр1 - первая промежуточная частота, а приема - на частотеwhere ω pr1 - the first intermediate frequency, and reception - at a frequency
ω4=ωг1=ωпр3,ω 4 = ω g1 = ω pr3 ,
где ωпр3 - третья промежуточная частота, а радиостанция, размещенная на каждом объекте контроля, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частоте ω4, а приема - на частоте ω3.where ω CR3 is the third intermediate frequency, and the radio station located at each control object is configured to emit complex signals with phase shift keying at the frequency ω 4 , and reception at the frequency ω 3 .
Структурная схема предлагаемой системы представлена на фиг.1. Структурная схема радиостанции 55, размещенной на пункте контроля 53, представлена на фиг.2. Структурная схема радиостанции 59.j, размещенной на каждом объекте контроля 57.j (j=1,2, …, m), представлена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, показана на фиг.4. Структурная схема считывателя 60.j представлена на фиг.5. Временные диаграммы, поясняющие работу считывателя 60.j, изображены на фиг.6. Устройство для фиксации резьбового стержня до затяжки соединения изображено на фиг.7, продольный разрез. То же, после затяжки соединения на фиг.8. Силоизмерительная шайба изображена на фиг.9, продольный разрез. Функциональные схемы двух резонаторов на поверхностных акустических волнах показаны на фиг.10.The structural diagram of the proposed system is presented in figure 1. The structural diagram of the
Пункт контроля 53 содержит радиостанцию 55, связанную с электронно-вычислительной антенной 54 и приемопередающей антенной 56.The control point 53 contains a
Каждый объект контроля 57.j содержит радиостанцию 59.j, связанную со считывателем 60.j и приемопередающей антенной 58.j (j=1,2, …, m, m - количество объектов контроля) (фиг.1).Each control object 57.j contains a radio station 59.j associated with the reader 60.j and the transceiver antenna 58.j (j = 1,2, ..., m, m is the number of control objects) (Fig. 1).
Каждая радиостанция 55 (59j) содержит последовательно включенные генератор 61 (61j) высокой частоты, фазовый манипулятор 62 (62.j), первый смеситель 64 (64.j), второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 63 (63.j), усилитель 65 (65.j) первой промежуточной частоты, первый усилитель 66 (66.j) мощности, дуплексер 67 (67.j), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 56 (58.j), второй усилитель 68 (68.j) мощности, второй смеситель 70 (70.j), второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 69 (69.j), усилитель 71 (71.j) второй промежуточной частоты, перемножитель 72 (72.j), второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина 63 (63.j), полосовой фильтр 73 (73.j) и фазовой детектор 74 (74.j). Второй вход фазового манипулятора 62 через электронно-вычислительную машину 54 соединен с выходом фазового детектора 74. Второй вход фазового манипулятора 62.j через последовательно включенные преобразователь 78.j аналог-код считывателя 60.j и формирователь 75.j модулирующего кода соединен с выходом блока 52.j регистрации считывателя 60.j. Выход фазового детектора 74.j через блок 77.j сравнения, второй вход которого соединен с блоком 76.j памяти, подключен к входу задающего генератора 35.j считывателя 60.j (фиг.2, 3).Each radio station 55 (59j) contains a series-connected high-frequency generator 61 (61j), a phase manipulator 62 (62.j), a first mixer 64 (64.j), the second input of which is connected to the first output of the first local oscillator 63 (63.j) , amplifier 65 (65.j) of the first intermediate frequency, first power amplifier 66 (66.j), duplexer 67 (67.j), the input-output of which is connected to the transceiver antenna 56 (58.j), the second amplifier 68 (68 .j) power, the second mixer 70 (70.j), the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator 69 (69.j), the amplifier 71 (71.j) of the second intermediate part frequency, a multiplier 72 (72.j), the second input of which is connected to the second output of the first local oscillator 63 (63.j), a bandpass filter 73 (73.j) and a phase detector 74 (74.j). The second input of the
Считыватель 60.j содержит последовательно включенные задающий генератор 35.j, первый усилитель 36.j мощности, дуплексер 37.j, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 38.j, первый усилитель 42.j высокой частоты, первый фазовый детектор 44.j, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 35.j, второй перемножитель 46.j, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 42.j высокой частоты, второй узкополосный фильтр 48.j, первый фазометр 50.j, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 35.j, блок 52.j регистрации, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 44.j, и преобразователь 78.j аналог-код, выход которого является выходом считывателя 60.j. К выходу дуплексера 37.j последовательно подключены второй усилитель 43.j высокой частоты, второй фазовый детектор 45.j, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра 40.j, третий перемножитель 47.j, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 43.j высокой частоты, третий узкополосный фильтр 49.j и второй фазометр 51.j, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра 40.j, а выход подключен к третьему входу блока 52.j регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом второго фазового детектора 45.j. К выходу задающего генератора 35.j последовательно подключены первый перемножитель 39.j, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 35.j, первый узкополосный фильтр 40.j и второй усилитель 41.j мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера 37.j (j=1, 2, …, m)(фиг.5).The reader 60.j contains a serially connected master oscillator 35.j, a first power amplifier 36.j, a duplexer 37.j, the input-output of which is connected to a transceiver antenna 38.j, a first high-frequency amplifier 42.j, and a first phase detector 44. j, the second input of which is connected to the output of the master oscillator 35.j, the second multiplier 46.j, the second input of which is connected to the output of the first high-frequency amplifier 42.j, the second narrow-band filter 48.j, the first phase meter 50.j, the second input of which connected to the output of the master oscillator 35.j, register block 52.j the second input of which is connected to the output of the first phase detector 44.j, and the converter 78.j is an analog code, the output of which is the output of the reader 60.j. A second high-frequency amplifier 43.j, a second phase detector 45.j, the second input of which is connected to the output of the first narrow-band filter 40.j, the third multiplier 47.j, the second input of which is connected to the output of the second amplifier, are connected in series to the output of the duplexer 37.j 43.j high frequency, a third narrow-band filter 49.j and a second phase meter 51.j, the second input of which is connected to the output of the first narrow-band filter 40.j, and the output is connected to the third input of the registration unit 52.j, the fourth input of which is connected to the output second phase detection ora 45.j. The output of the master oscillator 35.j is connected in series with the first multiplier 39.j, the second input of which is connected to the output of the master oscillator 35.j, the first narrow-band filter 40.j and the second power amplifier 41.j, the output of which is connected to the second input of the duplexer 37. j (j = 1, 2, ..., m) (Fig. 5).
Силоизмерительная шайба 9 содержит приемопередающие антенны 10 и 11, разъемы 12 и 13, сквозные отверстия 14 и 15 для высокочастотных кабелей 16 и 17, шпоночную выточку 18, резонаторы 20 и 21 на ПАВ, изолирующий защитный материал 19 (силикон, компаунд и т.д.), соединительный слой 22 (клей, припой), мягкий эластичный клей 23 с хорошей термопередачей (фиг.9).The
Каждый резонатор 20 (21) на поверхностных акустических волнах (ПАВ) выполнен в виде пьезокристалла 24(25) с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем (ВШП) ПАВ и набором отражателей 32(33). ВШП состоит из двух гребенчатых систем электродов 26(27), нанесенных на поверхность пьезокристалла 24(25). Электроды 26(27) каждой из гребенок соединены друг с другом шинами 28(29) и 30(31), которые, в свою очередь, связаны высокочастотным кабелем 16(17) с приемопередающей антенной 10(11). Во втором резонаторе 21 между ВШП и набором отражателей 33 установлена мембрана 34 (фиг.10).Each resonator 20 (21) on surface acoustic waves (SAWs) is made in the form of a piezocrystal 24 (25) with an aluminum thin-film interdigital transducer (IDT) SAW deposited on its surface and a set of reflectors 32 (33). IDT consists of two comb systems of electrodes 26 (27) deposited on the surface of piezocrystal 24 (25). The electrodes 26 (27) of each of the combs are connected to each other by buses 28 (29) and 30 (31), which, in turn, are connected by a high-frequency cable 16 (17) to the transceiver antenna 10 (11). In the
Система дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений работает следующим образом.The system of remote monitoring and diagnostics of the state of structures and civil engineering works as follows.
Чувствительным элементом системы является силоизмерительная шайба 9, в шпоночной выточке 18 которой установлено два резонатора 20 и 21 на ПАВ, первый 20 из которых чувствительный к сжатию силоизмерительной шайбы посредством жесткого соединительного слоя 22, а второй 21 - чувствительный к температуре окружающей среды посредством мягкого эластичного клея 23 (фиг.9).The sensitive element of the system is a
Ввинчивают резьбовой стержень 2 в отверстие соединяемой детали 6 (фиг.7). На резьбовой стержень 2 последовательно устанавливают шайбу 5 с буртом, стопорный элемент 3, силоизмерительную шайбу 9, подкладную шайбу 4 и гайку 1. Затем затягивают гайку 1, при этом стопорный элемент 3, деформируясь, фиксирует резьбовой стержень 2 от самопроизвольного отвинчивания (фиг.8).Screw the threaded
Силу затягивания гайки 1 контролируют с помощью частот резонатора 20 на ПАВ, чувствительного к сжатию силоизмерительной шайбы 9. Второй резонатор 21 на ПАВ не реагирует на деформацию сжатия шайбы 9, но чувствует температуру окружающей среды.The tightening force of the
Частота резонаторов 20 и 21 на ПАВ определяется расстоянием между электродами 26 и 27. Резонансная частота первого резонатора 20 на ПАВ выбирается равной ω1, а второго резонатора 21 на ПАВ - равной ω2, ω2=2ω1, ω2-ω1=ωпр2 (фиг.4).The frequency of the
При сжатии силоизмерительной шайбы 9 резонатор 20 на ПАВ изменяет свою резонансную частоту за счет деформации пьезокристалла 24 и изменения расстояния между электродами 26. В свободном (ненапряженном состоянии) резонатор 20 на ПАВ имеет резонансную частоту ωс=ω1. При штатном затягивании силоизмерительной шайбы 9 резонансная частота 1 незначительно увеличивается на Δω1.When compressing the load washer 9, the
Если происходит самопроизвольное откручивание гайки 1, то резонансная частота резонатора 20 на ПАВ начинает возвращаться к своей исходной частоте ω1, а если возникает слишком большое давление, которое ведет к увеличению силы сжатия силоизмерительной шайбы 9, то частота ω1 резонатора 20 на ПАВ увеличивается до значения ω1+Δω2. Так как между частотой и фазой существует интегрально-дифференциальная связь, то любые изменения частоты приводят к изменению фазы. Поэтому целесообразно использовать фазовые набеги Δφi, связанные с изменением силы сжатия силоизмерительной шайбы 9 (i=1, 2, …, n). Любые изменения фазовых сдвигов Δφi могут быть зафиксированы на пункте 53 контроля дистанционно с помощью считывателя 60.j (j=1, 2, …, m) и соответствующего радиоканала.If the
Во втором резонаторе 21 на ПАВ изменение температуры окружающей среды воздействует на мембрану 34, вызывая ее деформацию. Скорость ПАВ в области мембраны 34 изменяется и фаза отраженной от решетки 33 акустической волны также изменяется в соответствии с деформацией мембраны 34.In the
Изменение фазы соответствует изменению температуры окружающей среды, которое также можно дистанционно зафиксировать на пункте 53 контроля с помощью считывателя и соответствующего радиоканала.The change in phase corresponds to a change in ambient temperature, which can also be remotely recorded at control point 53 using a reader and an appropriate radio channel.
При этом радиостанции, установленные на пункте 53 контроля и объектах контроля 57.j (j=1, 2, …, m), обеспечивают дуплексную радиосвязь между ними с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией на двух частотах W1 и W2, что обеспечивает развязку радиоканалов.At the same time, the radio stations installed at paragraph 53 of the monitoring and monitoring objects 57.j (j = 1, 2, ..., m) provide duplex radio communication between them using complex signals with phase shift keying at two frequencies W 1 and W 2 , which ensures radio channel isolation.
Дежурный оператор на пункте 53 контроля с использованием ЭВМ 54 (или компьютера) имеет возможность дистанционно организовать контроль и диагностику состояния объектов контроля 57.j (j=1, 2, …, m) путем соответствующего опроса. Программа опроса может самой различной.The operator on duty at control point 53 using a computer 54 (or computer) is able to remotely organize monitoring and diagnostics of the state of control objects 57.j (j = 1, 2, ..., m) by an appropriate survey. The survey program can be very different.
Дежурный оператор на пункте контроля 53 с помощью ЭВМ 54 (или компьютера) включает радиостанцию 55. При этом генератором 61 высокой частоты формируется гармоническое колебание (фиг.2)The operator on duty at the control point 53 using a computer 54 (or computer) includes a
Uc1(t)=Vc1Cos(ωct+φc1), 0≤t≤Tc,U c1 (t) = V c1 Cos (ω c t + φ c1 ), 0≤t≤T c ,
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 62, на второй вход которого подается модулирующий код, например М1(t), с выхода ЭВМ 54. Это означает, что запрос будет послан на первый объект контроля 57.1. Модулирующий код M1(t) в этом случае соответствует идентификационному номеру первого объекта контроля 57.1. На выходе фазового манипулятора 62 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (Фмн)which is fed to the first input of the
U7(t)=Vc1Cos[ωct+φk1(t)+φc1], 0≤t≤Tc, U 7 (t) = V c1 Cos [ω c t + φ k1 (t) + φ c1 ], 0≤t≤T c,
где φk1(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t), который поступает на первый вход смесителя 64, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 63where φ k1 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M 1 (t), which is supplied to the first input of the
Uг1(t)=Vг1Cos(ωг1t+ωг1).U g1 (t) = V g1 Cos (ω g1 t + ω g1 ).
На выходе смесителя 64 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 65 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частотыAt the output of the
Uпр1(t)=Vпр1Cosωпр1t+φk1(t)+φпр1, 0≤t≤Tc, U pr1 (t) = V pr1 Cosω pr1 t + φ k1 (t) + φ pr1 , 0≤t≤T c,
где 
ωпр1=ωc+ωг1=ω3 - первая промежуточная (суммарная) частота (фиг.4);ω pr1 = ω c + ω g1 = ω 3 - the first intermediate (total) frequency (figure 4);
ωпр1=ωс1+ωг1.ω pr1 = ω c1 + ω g1 .
Это напряжение после усиления в усилителе 66 мощности через дуплексер 67 поступает в приемопередающую антенну 56, излучается ею в эфир на частоте ωпр1=ω3, улавливается приемопередающей антенной 58.1 и через дуплексер 67.1 и усилитель 68.1 мощности поступает на вход смесителя 70.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 69.1This voltage after amplification in the
Uг1(t)=Vг1Cos(ωг1t+φг1).U g1 (t) = V g1 Cos (ω g1 t + φ g1 ).
На выходе смесителя 70.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 71.1 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 70.1, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 71.1 distinguishes the voltage of the second intermediate (differential) frequency
Uпр2(t)=Vпр2Cosωпр2t+φk1(t)+φпр2, 0≤t≤Tc,U CR2 (t) = V CR2 Cosω CR2 t + φ k1 (t) + φ CR2 , 0≤t≤T c ,
где 
ωпр2=ω3-ωг1 - вторая промежуточная (разностная) частота;ω CR2 = ω 3 -ω g1 - the second intermediate (difference) frequency;
ωпр2=ωпр1-ωг1;ω pr2 = ω pr1 -ω g1 ;
которое поступает на первый вход перемножителя 72.1, на второй вход которого со второго выхода подается напряжение гетеродина 63.1which goes to the first input of the multiplier 72.1, the second input of which from the second output is the local oscillator voltage 63.1
Uг2(t)=Vг2Cos(ωг2t+φг2).U g2 (t) = V g2 Cos (ω g2 t + φ g2 ).
На выходе перемножителя 72.1 образуется напряжениеAt the output of the multiplier 72.1, voltage is generated
U8(t)=V8Cos[ωг1t-φk1(t)+φг1], 0≤t≤Tc, U 8 (t) = V 8 Cos [ω g1 t-φ k1 (t) + φ g1 ], 0≤t≤T c,
где 
которое выделяется полосовым фильтром 73.1 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 74.1, на второй (опорный) вход которого подается напряжение Uг1(t) со второго выхода гетеродина 69.1. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 74.1 образуется низкочастотное напряжениеwhich is allocated by the band-pass filter 73.1 and arrives at the first (information) input of the phase detector 74.1, the second (reference) input of which is supplied with voltage U g1 (t) from the second output of the local oscillator 69.1. As a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 74.1
Uн3(t)=Vн3Cosφk1(t), 0≤t≤Tc, U n3 (t) = V n3 Cosφ k1 (t), 0≤t≤T c,
где 
пропорциональное модулирующими коду M1(t).proportional to the modulating code M 1 (t).
Это напряжение поступает на первый вход блока 77.1 сравнения, на второй вход которого подается модулирующий код M1(t) с выхода блока 76.1 памяти, который является идентификационным номером первого объекта контроля 57.1. Так как указанные коды равны, то на выходе блока 77.1 сравнения образуется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход задающего генератора 35.1 и включает его, т.е. включает считыватель 60.1.This voltage is supplied to the first input of the comparison unit 77.1, the second input of which is supplied with a modulating code M 1 (t) from the output of the memory unit 76.1, which is the identification number of the first control object 57.1. Since these codes are equal, a constant voltage is generated at the output of the comparison unit 77.1, which is supplied to the control input of the master oscillator 35.1 and turns it on, i.e. includes reader 60.1.
Следует отметить, что сигнал Uпр1(t), излучаемый радиостанцией 55 пункта контроля 53, принимается радиостанциями и другими объектами контроля 57.j (j=1, 2, …, m), но срабатывает блок 77.1 сравнения только первого объекта контроля 57.1, который и запрашивался дежурным оператором.It should be noted that the signal U pr1 (t) emitted by the
Частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты (фиг.4)The frequencies ω g1 and ω g2 local oscillators spaced by the value of the second intermediate frequency (figure 4)
ωг2-ωг1=ωпр2.w r1 r2 -ω = ω WP2.
При включении считывателя 60.1 задающим генератором 35.1 формируется высокочастотное колебание (фиг.6,а)When the reader 60.1 is turned on by the master oscillator 35.1, a high-frequency oscillation is generated (Fig. 6, a)
U1(t)=V1Cos(ω1t+φ1), 0≤t≤T1,U 1 (t) = V 1 Cos (ω 1 t + φ 1 ), 0≤t≤T 1 ,
которое после усиления в усилителе 36.1 мощности через дуплексер 37.1 поступает в приемопередающую антенну 38.1 и излучается ей в эфир.which after amplification in the power amplifier 36.1 through the duplexer 37.1 enters the transceiver antenna 38.1 and is radiated to it on the air.
Высокочастотное колебание U1(t) c выхода задающего генератора 35.1 одновременно поступает на два входа перемножителя 39.1, на выходе которого образуется высокочастотное колебание (фиг.6,б)The high-frequency oscillation U 1 (t) from the output of the master oscillator 35.1 simultaneously enters the two inputs of the multiplier 39.1, the output of which forms a high-frequency oscillation (Fig.6, b)
U2(t)=V2Cos(ω2t+φ2), 0≤t≤T1,U 2 (t) = V 2 Cos (ω 2 t + φ 2 ), 0≤t≤T 1 ,
где 
ω2=2ω1; φ2=2φ2; ω2-ω1=ωпр2 (фиг.4),ω 2 = 2ω 1 ; φ 2 = 2φ 2 ; ω 2 -ω 1 = ω CR2 (figure 4),
которое выделяется узкополосным фильтром 40.1 и после усиления в усилителе 41.1 мощности через дуплексер 37.1 поступает в приемопередающую антенну 38.1 и излучается ей в эфир.which is allocated by the narrow-band filter 40.1 and after amplification in the power amplifier 41.1 through the duplexer 37.1 enters the transceiver antenna 38.1 and is radiated to it on the air.
Гармонические колебания U1(t) и U2(t) улавливаются приемопередающими антеннами 10 и 11 и через высокочастотные кабели 16 и 17 поступают на входы резонаторов 20 и 21 на ПАВ, первый из которых настроен на частоту ω1, а второй - на частоту ω2 (фиг.9, 10). С помощью ВШП электрические сигналы U1(t) и U2(t) преобразуются в акустические волны, которые распространяются по поверхности пьезокристаллов 24 и 25 соответственно, отражаются отражателями 32 и 33. Затем отраженные акустические волны претерпевают обратное преобразование в электрические сигналы с фазовой манипуляцией (Фмн) (фиг.6,2,д):Harmonic oscillations U 1 (t) and U 2 (t) are captured by
U3(t)=V3Cos[ω1t+φk1(t)+φ1+Δφ1],U 3 (t) = V 3 Cos [ω 1 t + φ k1 (t) + φ 1 + Δφ 1 ],
U4(t)=V4Cos[ω2t+φk1(t)+φ2+Δφ2],U 4 (t) = V 4 Cos [ω 2 t + φ k1 (t) + φ 2 + Δφ 2 ],
где φk1(t) - манипулирующая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М1(t) (фиг.6,в), причем φk1(t)=const при κτэ<t<(κ+1)τэ и может изменяться скачком при t=κτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (κ=1, 2, …, N);where φ k1 (t) is the manipulating component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 1 (t) (Fig.6, c), and φ k1 (t) = const for κτ e <t <(κ + 1) τ e and can change abruptly at t = κτ e , i.e. at the boundaries between elementary premises (κ = 1, 2, ..., N);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен Фмн-сигнал длительностью T1 (T1=τэN);τ e , N is the duration and number of chips that make up the PSK signal of duration T 1 (T 1 = τ e N);
Δφ1 - фазовый сдвиг, обусловленный величиной силы сжатия силоизмерительной шайбы 9;Δφ 1 - phase shift due to the magnitude of the compression force of the
Δφ2 - фазовый сдвиг, обусловленный величиной изменения температуры окружающей среды.Δφ 2 - phase shift due to the magnitude of the change in ambient temperature.
Модулирующий код M1(t) (фиг.6,в) определяется внутренней структурой ВШП, носит индивидуальный характер и является идентификационным номером силоизмерительной шайбы 9, отображающий ее порядковый номер и место установки в строительном сооружении, имеющим важное стратегическое значение.The modulating code M 1 (t) (Fig.6, c) is determined by the internal structure of the IDT, is individual in nature and is the identification number of the
Сложные Фмн-сигналы U3(t) и U4(t) излучаются приемопередающими антеннами 10 и 11 в эфир, улавливаются приемопередающей антенной 38.1 считывателя 60.1 и через дуплексер 37.1 и усилители 42.1 и 43.1 высокой частоты поступают соответственно на первые входы фазовых детекторов 44.1 и 45.1.Complex PSK signals U 3 (t) and U 4 (t) are transmitted by the
Частота настройки ωн1 усилителя 42.1 высокой частоты выбирается равной частоте ω1(ωн1=ω1), а частота настройки ωн2 усилителя 43.1 высокой частоты выбирается равной ω2(ωн2=ω2).The tuning frequency ω n1 of the high-frequency amplifier 42.1 is selected to be equal to the frequency ω 1 (ω n1 = ω 1 ), and the tuning frequency ω n2 of the high-frequency amplifier 43.1 is selected to be equal to ω 2 (ω n2 = ω 2 ).
На вторые (опорные) входы фазовых детекторов 44.1 и 45.1 подаются гармонические колебания U1(t) и U2(t) с выходов задающего генератора 35.1 и узкополосного фильтра 40.1 соответственно. В результате синхронного детектирования на выходе фазовых детекторов 44.1 и 45.1 образуются низкочастотные напряжения (фиг.6,е)To the second (reference) inputs of the phase detectors 44.1 and 45.1, harmonic oscillations U 1 (t) and U 2 (t) are supplied from the outputs of the master oscillator 35.1 and the narrow-band filter 40.1, respectively. As a result of synchronous detection at the output of the phase detectors 44.1 and 45.1 low-frequency voltages are generated (Fig.6, e)
Uн1(t)=Vн1Сosφk1(t),U n1 (t) = V n1 Cosφ k1 (t),
Uн2(t)=Vн2Сosφk1(t),U n2 (t) = V n2 Cosφ k1 (t),
где 
пропорциональные модулирующему коду M1(t) (фиг.6,в).proportional to the modulating code M 1 (t) (Fig.6, c).
Низкочастотные напряжения 
блоком 52.1 регистрации и одновременно поступают на первые входы перемножителей 46.1 и 47.1 соответственно. На вторые входы указанных перемножителей поступают сложные Фмн-сигналы U3(t) и U4(t) с выходовblock 52.1 registration and simultaneously arrive at the first inputs of the multipliers 46.1 and 47.1, respectively. The second inputs of these multipliers receive complex PSK signals U 3 (t) and U 4 (t) from the outputs
усилителей 42.1 и 43.1 высокой частоты соответственно. На выходах перемножителей 46.1 и 47.1 образуются следующие гармонические колебания:amplifiers 42.1 and 43.1 high frequency, respectively. The outputs of the multipliers 46.1 and 47.1 form the following harmonic oscillations:
U5(t)=V5Cos(ω1t+φ1+Δφ1),U 5 (t) = V 5 Cos (ω 1 t + φ 1 + Δφ 1 ),
U6(t)=V6Cos(ω2t+φ2+Δφ2), 0≤t≤Tc,U 6 (t) = V 6 Cos (ω 2 t + φ 2 + Δφ 2 ), 0≤t≤T c ,
гдеWhere
которые выделяются узкополосными фильтрами 48.1 и 49.1 и поступают на первые входы фазометров 50.1 и 51.1 соответственно, на вторые входы которых подаются гармонические колебания U1(t) и U2(t) с выходов задающего генератора 35.1 и узкополосного фильтра 40.1. Фазометры 50.1 и 51.1 измеряют фазовые сдвиги Δφ1 и Δφ2, пропорциональные превышению силы сжатия и температуры силоизмерительной шайбы 9. Измеренные фазовые сдвиги Δφ1 и Δφ2 фиксируются блоком регистрации 52.1, которые вместе с низкочастотными напряжениями поступают на вход преобразователя 78.1 аналог-код, где преобразуются в цифровой код, который поступает на вход формирователя 75.1 модулирующего кода M2(t). Последний поступает на второй вход фазового манипулятора 62.1. На первый вход последнего подается гармоническое колебание с выхода генератора 61.1 высокой частоты (фиг.3)which are allocated by the narrow-band filters 48.1 and 49.1 and fed to the first inputs of the phase meters 50.1 and 51.1, respectively, to the second inputs of which harmonic oscillations U 1 (t) and U 2 (t) are supplied from the outputs of the master oscillator 35.1 and the narrow-band filter 40.1. Phasometers 50.1 and 51.1 measure the phase shifts Δφ 1 and Δφ 2 proportional to the excess of the compression force and the temperature of the
Uc2(t)=Vc2Cos(ωct+φс2), 0≤t≤Tc.U c2 (t) = V c2 Cos (ω c t + φ c2 ), 0≤t≤T c .
На выходе фазового манипулятора 62.1 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (Фмн)At the output of the phase manipulator 62.1, a complex signal with phase shift keying (PSK) is formed
U9(t)=Vc2Cos[ωct+φk2(t)+φс2], 0≤t≤Tc,U 9 (t) = V c2 Cos [ω c t + φ k2 (t) + φ c2 ], 0≤t≤T c ,
где φk2(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М2(t),where φ k2 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 2 (t),
который поступает на первый вход смесителя 64.1, на второй вход которого с первого выхода гетеродина 63.1 подается напряжениеwhich goes to the first input of the mixer 64.1, the second input of which is supplied from the first output of the local oscillator 63.1
Uг2(t)=Vг2Cos(ωг2t+φг2).U g2 (t) = V g2 Cos (ω g2 t + φ g2 ).
На выходе смесителя 64.1 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 65.1 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 64.1, a voltage of combination frequencies is generated. Amplifier 65.1 distinguishes the voltage of the third intermediate (differential) frequency
Uпр3(t)=Vпр3Cosωпр3t-φk2(t)+φпр3, 0≤t≤Tc, U pr3 (t) = V pr3 Cosω pr3 t-φ k2 (t) + φ pr3 , 0≤t≤T c,
где 
ωпр3=ωг2-ωс - третья промежуточная (разностная) частота; PR3 ω = ω z2 -ω with - third intermediate (difference) frequency;
φпр3=φг2-φс2. PR3 cp = φ -φ r2 s2.
Это напряжение после усиления в усилителе 66.1 мощности через дуплексер 67.1 поступает в приемопередающую антенну 58.1, излучается ей в эфир на частоте ω4=ωпр3, улавливается приемопередающей антенной 56 пункта 53 контроля и через дуплексер 67 и усилитель 68 мощности поступает на первый вход смесителя 70, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 69This voltage after amplification in the power amplifier 66.1 through the duplexer 67.1 enters the transceiver antenna 58.1, is radiated to it at a frequency ω 4 = ω pr3 , is captured by the
Uг2(t)=Vг2Cos(ωг2t+φг2).U g2 (t) = V g2 Cos (ω g2 t + φ g2 ).
На выходе смесителя 70 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 71 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частотыAt the output of the
Uпр4(t)=Vпр4Cosωпр2t+φk2(t)+φпр4, 0≤t≤Tc,U CR4 (t) = V CR4 Cosω CR2 t + φ k2 (t) + φ CR4 , 0≤t≤T c ,
где 
ωпр2=ωг2-ωпр3 - вторая промежуточная (разностная) частота; np2 ω = ω z2 -ω PR3 - second intermediate (difference) frequency;
φпр4=φг2-φпр3, WP4 cp = φ -φ r2 PR3,
которое поступает на первый вход перемножителя 72, на второй вход которого подается напряжение U21(t) гетеродина 63. На выходе перемножителя 72 образуется напряжениеwhich is supplied to the first input of the
U10(t)=V10Cos[ωг2t+φk2(t)+φг2], 0≤t≤Tc, 10 U (t) = V 10 Cos [ω r2 t + φ k2 (t) + φ r2], 0≤t≤T c,
где 
которое выделяется полосовым фильтром 73 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 74, на второй вход которого подается напряжение Uг2(t) гетеродина 69. На выходе фазового детектора 74 образуется низкочастотное напряжениеwhich is allocated by a band-
Uн4(t)=Vн4Cosφk2(t), 0≤t≤Tc,U n4 (t) = V n4 Cosφ k2 (t), 0≤t≤T c ,
где 
пропорциональное модулирующему коду М2(t).proportional to the modulating code M 2 (t).
Это напряжение содержит информацию об идентификационном номере М1(t) силоизмерительной шайбы 9 (первом объекте контроля 57.1), ее усилии сжатия и температуре. Эти данные фиксируются в ЭВМ 54 и анализируются дежурным оператором. Процедура запроса других объектов контроля осуществляется аналогичным образом.This voltage contains information about the identification number M 1 (t) of the load washer 9 (the first object of control 57.1), its compression force and temperature. These data are recorded in the
Разборка резьбового соединения производится в обратном порядке.Disassembly of the threaded connection is in the reverse order.
Следовательно, повышается надежность стопорения за счет деформации элемента 3 и схватывания шайб 4 и 5 с разных сторон. Применение фигурного отверстия 7 с наклонными стенками 8 обеспечивает возможность центрирования стержня 2 и повышение надежности его фиксации.Therefore, the reliability of the locking increases due to the deformation of the
Силоизмерительное устройство может быть использовано не только для болтов, но и для шпилек. Указанные элементы являются центральными во многих конструкциях и инженерно-строительных сооружениях.The force measuring device can be used not only for bolts, but also for studs. These elements are central in many structures and civil engineering structures.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с базовым объектом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает достоверный контроль и диагностику состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений, удаленных на значительное расстояние от центрального пункта контроля. Это достигается применением дуплексной радиосвязи между центральным пунктом контроля и объектами контроля с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией на двух частотах ω3 и ω4, чем обеспечивается развязка радиоканалов.Thus, the proposed system, in comparison with the base facility and other technical solutions of a similar purpose, provides reliable monitoring and diagnostics of the state of structures and civil engineering structures that are located at a considerable distance from the central control point. This is achieved by the use of duplex radio communication between the central control point and the monitoring objects using complex signals with phase shift keying at two frequencies ω 3 and ω 4 , which ensures isolation of the radio channels.
Сложные Фмн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.Complex QPSK signals have high energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность сложных Фмн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный Фмн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного Фмн-сигнала отнюдь не мала, она просто равномерно распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of complex QPSK signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex PSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small, it is simply evenly distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных Фмн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных Фмн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемников.The structural secrecy of complex QPSK signals is caused by a wide variety of their shapes and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of receivers.
Сложные Фмн-сигналы открывают новые возможности в технике передачи дискретных сообщений и их защиты от несанкционированного доступа. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность выделять сложные Фмн-сигналы среди других сигналов и помех, действующих в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени. Данная возможность реализуется сверткой спектра сложных Фмн-сигналов.Complex FMN signals open up new possibilities in the technique of transmitting discrete messages and protecting them from unauthorized access. These signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that it becomes possible to distinguish complex QPSK signals from other signals and interference operating in the same frequency band and at the same time intervals. This feature is realized by convolution of the spectrum of complex PSK signals.
Основной особенностью резонаторов на ПАВ является малые габариты, большой срок службы, отсутствие источников питания и возможность формировать сложные сигналы с фазовой манипуляцией при их облучении гармоническими колебаниями.The main feature of surfactant resonators is their small size, long service life, lack of power sources and the ability to generate complex signals with phase shift keying when irradiated with harmonic vibrations.
Тем самым функциональные возможности базового объекта расширены.Thus, the functionality of the base object is expanded.
Claims (1)
ωг2-ωг1=ωпр2,
радиостанция, размещенная на пункте контроля, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частоте
ω3-ωг2=ωпр1, где
ωпр1 - первая промежуточная частота, а приема - на частоте
ω4-ωг1=ωпр3, где
ωпр3 - третья промежуточная частота, а радиостанция, размещенная на каждом объекте контроля, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частоте ω4, а приема - на частоте ωпр3. A system for remote monitoring and diagnostics of the state of structures and civil engineering constructions, including a power measuring device, a nut screwed onto a rod thread, a washer located under the nut, a flat washer with a diameter equal to the diameter of the washer, with two resonators on surface acoustic waves, a washer with a collar, placed on the rod from the side of the part to be joined and facing the collar in the direction of the nut, a locking element of elastic material and a reader, the locking element is made in the form of a washer and is located between the washers with a threaded rod covering, the washer is made of a flat diameter smaller than the diameter of the stopper, and the outer diameter of the washer is larger than the maximum end size of the nut, the load washer is made of stainless steel and placed between the washer and a locking element made of elastic material, two resonators on surface acoustic waves are installed in the keyway of the load-measuring washer, the first of which x sensitive to compression of the load washer by means of a rigid connecting layer, and the second sensitive to ambient temperature by means of soft elastic glue, resonators on surface acoustic waves through through holes with high-frequency cables are connected respectively to transceiver antennas, each resonator on surface acoustic waves is made on a piezocrystal with deposited on its surface with an aluminum thin-film interdigital transducer of surface acoustic waves and a set of reflectors, the interdigital transducer consists of two comb systems of electrodes deposited on the surface of the piezocrystal, the electrodes of each of their combs are connected to each other by buses, which, in turn, are connected by a high-frequency cable to the transceiver antenna, in the second resonator on the surface a membrane is placed between the interdigital transducer and the set of reflectors, the reader is made in the form of serially connected master oscillator, the first power amplifier, duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, the first high-frequency amplifier, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the first high-frequency amplifier, second narrow-band filter , the first phase meter, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, and the registration unit, the second input of which is connected to the output of the first phase detector, sequentially connect connected to the output of the duplexer of the second high-frequency amplifier, the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the first narrow-band filter, the third multiplier, the second input of which is connected to the output of the second high-frequency amplifier, the third narrow-band filter and the second phase meter, the second input of which is connected to the output the first narrow-band filter, and the output is connected to the third input of the registration unit, the fourth input of which is connected to the output of the second phase detector, connected in series to the output of the master oscillator of the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first narrow-band filter and the second power amplifier, the output of which is connected to the second input of the duplexer, characterized in that it is equipped with a control point, consisting of a radio station and associated electronic computer cars, and m objects of control, each of which consists of a radio station and a reader associated with it, and the radio stations of the control point and objects of control are interconnected by a radio channel lam, each radio station contains a high-frequency generator, a phase manipulator, a first mixer, the second input of which is connected to the first output of the first local oscillator, a first intermediate frequency amplifier, a first power amplifier, a duplexer, the input-output of which is connected to a transceiver antenna, and a second power amplifier , a second mixer, the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator, an amplifier of the second intermediate frequency, a multiplier, the second input of which is connected to the second by the first local oscillator, a bandpass filter and a phase detector, the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator, the second input of the phase manipulator of the control point is connected to the output of the phase detector through an electronic computer, the second input of the phase manipulator of each control object through an analog converter connected in series the code and the modulator code generator are connected to the output of the reader registration unit, the output of the phase detector of each control object through the comparison unit, in the second input of which is connected to the output of the memory unit, is connected to the input of the master oscillator of the reader, the frequencies ω g1 and ω g2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency ω pr2 :
w r1 r2 -ω = ω WP2,
a radio station located at the control point is configured to emit complex signals with phase shift keying at a frequency
ω 3 = ω z2 -ω pr1 where
ω CR1 - the first intermediate frequency, and reception - at a frequency
ω 4 -ω g1 = ω CR3 , where
ω CR3 is the third intermediate frequency, and the radio station located at each monitoring object is capable of emitting complex signals with phase shift keying at the frequency ω 4 , and reception at the frequency ω CR 3 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135709/28A RU2473873C1 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | System for remote monitoring and diagnosing state of structures and construction engineering facilities |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135709/28A RU2473873C1 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | System for remote monitoring and diagnosing state of structures and construction engineering facilities |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2473873C1 true RU2473873C1 (en) | 2013-01-27 |
Family
ID=48807086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011135709/28A RU2473873C1 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | System for remote monitoring and diagnosing state of structures and construction engineering facilities |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2473873C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621484C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГАСУ") | Force-measuring device for controlling connection quality of high-tech modular systems of full-construction buildings |
| RU2685578C1 (en) * | 2018-07-19 | 2019-04-22 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation |
| RU2696668C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-08-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | System for remote monitoring of state of threaded joints of building elements and structures |
| RU2734446C1 (en) * | 2020-03-25 | 2020-10-16 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Method for remote monitoring of state of structures and device for implementation thereof |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3216475A (en) * | 1963-03-25 | 1965-11-09 | Jens H Jacobsen | Self sealing and lubricating cutting nut and locking washer |
| DE2900614A1 (en) * | 1978-01-24 | 1979-07-26 | Kyowa Electronic Instruments | EXTENSION MEASURING TRANSFORMER |
| EP0401133A1 (en) * | 1989-05-30 | 1990-12-05 | TERRAILLON (société anonyme) | Strain gauge weighing apparatus |
| RU2008534C1 (en) * | 1991-05-07 | 1994-02-28 | Войсковая Часть 25840 | Device for fixing screw stem |
| RU2247954C2 (en) * | 2002-05-06 | 2005-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова | Transducer responding to mechanical quantities |
| SU1840602A1 (en) * | 1973-12-03 | 2007-08-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Sensor for measuring tension in flexible connections |
| RU88145U1 (en) * | 2009-07-16 | 2009-10-27 | Сергей Михайлович Орлов | DEVICE FOR MEASURING ROPE OR WIRE TENSION |
| RU2410655C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-01-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Force-measuring device |
-
2011
- 2011-08-23 RU RU2011135709/28A patent/RU2473873C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3216475A (en) * | 1963-03-25 | 1965-11-09 | Jens H Jacobsen | Self sealing and lubricating cutting nut and locking washer |
| SU1840602A1 (en) * | 1973-12-03 | 2007-08-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Sensor for measuring tension in flexible connections |
| DE2900614A1 (en) * | 1978-01-24 | 1979-07-26 | Kyowa Electronic Instruments | EXTENSION MEASURING TRANSFORMER |
| EP0401133A1 (en) * | 1989-05-30 | 1990-12-05 | TERRAILLON (société anonyme) | Strain gauge weighing apparatus |
| RU2008534C1 (en) * | 1991-05-07 | 1994-02-28 | Войсковая Часть 25840 | Device for fixing screw stem |
| RU2247954C2 (en) * | 2002-05-06 | 2005-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова | Transducer responding to mechanical quantities |
| RU88145U1 (en) * | 2009-07-16 | 2009-10-27 | Сергей Михайлович Орлов | DEVICE FOR MEASURING ROPE OR WIRE TENSION |
| RU2410655C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-01-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Force-measuring device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621484C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГАСУ") | Force-measuring device for controlling connection quality of high-tech modular systems of full-construction buildings |
| RU2685578C1 (en) * | 2018-07-19 | 2019-04-22 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation |
| RU2696668C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-08-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | System for remote monitoring of state of threaded joints of building elements and structures |
| RU2734446C1 (en) * | 2020-03-25 | 2020-10-16 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Method for remote monitoring of state of structures and device for implementation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2473873C1 (en) | System for remote monitoring and diagnosing state of structures and construction engineering facilities | |
| RU2410655C1 (en) | Force-measuring device | |
| US8596862B1 (en) | Wireless passive radiation sensor | |
| US20070046479A1 (en) | Concrete maturity monitoring system using passive wireless surface acoustic wave temperature sensors | |
| US6810750B1 (en) | Encoded surface acoustic wave based strain sensor | |
| RU2685578C1 (en) | Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation | |
| RU2471161C1 (en) | Method for remote control and diagnosis of state of structures and engineering structures and device for realising said method | |
| US20120212363A1 (en) | Method and device for neutralizing a target | |
| RU2425396C1 (en) | Method of monitoring state of underground metropolitan structures and system for realising said method | |
| RU2585487C1 (en) | Passive temperature sensor operating on surface acoustic waves | |
| RU2472129C1 (en) | System to monitor safe operation of buildings and works | |
| RU2467296C1 (en) | Force-measuring device | |
| RU2696668C1 (en) | System for remote monitoring of state of threaded joints of building elements and structures | |
| US20130207670A1 (en) | Regenerative feedback resonant circuit | |
| RU2485676C1 (en) | Device for remote measurement of atmospheric parameters | |
| RU2621484C1 (en) | Force-measuring device for controlling connection quality of high-tech modular systems of full-construction buildings | |
| US10735168B2 (en) | Method and interrogation device for interrogating data from a passive element | |
| RU2734446C1 (en) | Method for remote monitoring of state of structures and device for implementation thereof | |
| RU2244908C2 (en) | Device for remote measuring of pressure | |
| RU2514130C2 (en) | Method of identifying objects | |
| RU2426148C1 (en) | Telemetry system for identification of objects | |
| RU2018141906A (en) | System for remote monitoring and diagnostics of the state of structures and civil engineering structures | |
| RU2472126C1 (en) | Device for remote measurement of pressure | |
| RU2370792C2 (en) | Method of location detection of burried bio-objects or their remains and device for its performance | |
| RU2206902C1 (en) | Method of detection of men in distress |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130824 |