Какой датчик предназначен для измерения наклона

14

Инклинометр. Измеряем наклон объекта

Инклинометры, или датчики уклонов, предназначены для определения углового места расположения объекта с учётом силы тяжести. При помощи таких устройств предварительно устанавливается угол наклона контролируемой системы, а затем производится вывод информации через устройства цифровой индикации.

Принцип работы

Инклинометры измеряют угол ориентации объекта относительно силы тяжести. Это может быть сделано при помощи акселерометра, который контролирует эффект гравитации на малых массах, подвешенных в упругой опорной конструкции. Когда устройство наклоняется, эта масса будет перемещаться, вызывая изменение ёмкости между массой и несущей структурой. Угол наклона рассчитывается по измеренным ёмкостям.

Датчик такого инклинометра состоит из следующих деталей:

1. Контрольной массы.
2. Контактов.
3. Пружин.
4. Фиксированных электродов.

Когда инклинометр находится в горизонтальном положении, то измеряется ёмкость между электродами. Если датчик наклонен, подвижная масса и его контакт изменят положение относительно неподвижного электрода. Это результирующее изменение ёмкости между двумя электродами измеряется ячейкой датчика и используется для расчета нового значения наклона.

Классификация рассматриваемых приборов включает в себя следующие разновидности инклинометров:

• Цифровые.
• Гироскопические.
• Автомобильные.
• Электронные.

Изложенный принцип работы реализован во многих промышленных и бытовых приложениях, таких как датчики движения мобильного телефона или автомобильные подушки безопасности. В последних случаях достаточно использовать акселерометры сравнительно невысокой точности, которые обычно дают погрешность ±1 градус. В промышленных инклинометрах (типа ИЭМ-36, применяющихся при бурении скважин) применяется набор точных электродов для улучшения разрешения и точности измерения. При этом в инклинометрах статического действия, подвижная масса физически демпфируется, чтобы снизить чувствительность этих датчиков к частотам выше 29 Гц.

Такие устройства имеют ограничение: в случае сильного удара и вибрации, физического демпфирования может быть недостаточно для подавления помех, поскольку встроенные программные фильтры недостаточно эффективны. В статических инклинометрах TILTIX с этой целью можно активировать фильтры сглаживания сигнала, но оперативность срабатывания существенно замедляется.

— Контроль отклонения объекта от вертикали в системах мониторинга строительных конструкций и системах стабилизации углового положения. Регистрация угловых подвижек объекта мониторинга: платформ, оснований, фундаментов, опор, ферм и ригелей, антенно-мачтовых сооружений, ветрогенераторов.

Динамические инклинометры POSITAL объединяют два принципа измерения с использованием двух разных датчиков: 3D-датчика ускорения и 3D-гироскопа. 3D-датчик ускорения не демпфируется (в отличие от устройств, используемых в статических инклинометрах) и может следовать быстрым динамическим движениям. В то же время 3D-гироскоп измеряет скорости вращения, основываясь на принципах инерции. Сигналы от акселерометров и гироскопов объединяются, чтобы произвести измерение наклона, которое полностью компенсирует эффекты ускорений. В результате динамические инклинометры могут надежно использоваться на мобильном оборудовании, таком как строительная техника, автомобили, краны или робототехнические системы.

Последовательность работы и возможности

В начальной фазе применения характеристики инклинометра сравниваются со встроенным гироскопом и исходным выходным сигналом. Акселерометр измеряет положение наклона, а гироскоп определяет скорость вращения. Наличие периодически изменяющегося ускорения оказывает огромное влияние на акселерометр, но ограниченно сказываются на скоростях вращения гироскопа.

Затем оба сигнала объединяются, чтобы получить наилучшее значение от каждого датчика. Таким образом, фактическое значение положения отделяется от ошибок, вызванных внешними ускорениями.

Внешние датчики подразделяются на две группы – одно- и двухосевые (соотвественно для оси X и оси Y). Каждая из осей показывает угол наклона относительно поля силы тяжести. Одноосевые датчики обычно устанавливают вертикально. Мониторинг силы ускорения вдоль одной или нескольких осей может использоваться для реализации дополнительных функций. Например, можно остановить автомобиль, если превышен определённый порог ускорения.

Оценка сигнала датчика производится в режиме реального времени при помощи следящего микроконтроллера. Параллельно измеряется температура. Интеллектуальные алгоритмы цифрового фильтра уменьшают окружающий шум и вибрацию, чтобы обеспечить точный и стабильный сигнал при любых условиях окружающей среды.

Выбор типоразмера инклинометра выполняется по:

1. Времени цикла датчика (фиксированное, обычно не более 5 мс).
2. Времени цикла передачи информации (может быть задано пользователем).
3. Абсолютной точности.
4. Максимальной ошибке смещения (дрейфу нуля).
5. Динамической точности.

Существующие типоразмеры инклинометров позволяют оценить ускорения до 10 м/с² в течение 1 с, а также вибрации от 1 до 1000 Гц с силой 1 г.

Инклинометр — датчик угла наклона

Основная задача инклинометра — датчика наклона, точно и быстро измерить угол наклона объекта относительно гравитационного поля планеты, а также направление наклона — азимут. Инклинометр, нашел широкое применение в совершенно разных сферах. Например, в нефтедобывающей промышленности, горном деле, при возведение строительных сооружений, в перерабатывающей промышленности и многие другие.

Электрический инклинометр

Как правило, используется при обследовании необсаженных скважин. Работа прибора очень проста. В корпусе, горизонтально по отвесу, располагается рамка. Находящиеся на ней стрелка буссоли и указатель наклона скользят по реохордам углов наклона и азимутов, попеременно осуществляя подключение к источнику электрического тока и передавая напряжение с реохордов. Примечательно, что прибор не требует сложного программного обеспечения.

Гироскопический инклинометр

Он необходим, при проведении измерения обсаженных металлическими трубами скважин. Такой вид инклинометра работает на основании свойства гироскопа – сохранение оси вращения неизменной в пространстве. Здесь, маховик прибора вращается по направлению от электрического мотора. Применяются сразу два гироскопа – один измеряет азимут, другой – угол наклона. Принцип работы такого гироскопа требует специальных электрических схем.

• гироскопический инклинометр — датчик угла наклона
• гироскопический датчик угла наклона с технологией MEMS
• гироскопический инклинометр для сложных производственных условий
• гироскопический инклинометр для гигиенических условий

Поразительная точность измерения углов — ось глубокой скважины способна отклоняться от вертикали на сотни метров. Точность же определения азимутов — составляет несколько градусов. Как показывает практика скважина может превышать по азимуту 360, что делает применение датчика особенно актуальным при наклонном бурении скважин.

Один и тот же инклинометр можно без труда встроить в другое оборудование, тем самым делая его универсальным при использовании дополнительных опций. Например, гироскопический инклинометр можно применить в комплексе с различными каротажными станциями для измерения наклонных, вертикальных, обсаженных и других скважин. А также исследовать объекты, где выявлено содержание включений из ферромагнетиков.

Наша компания представляет инклинометры производителя измерительной продукции ASM. Широкий ассортимент позволяет предложить Вам наиболее подходящий прибор для конкретного применения.

Инклинометрия

Инклинометрия — это метод оценки положения объектов относительно друг друга и в окружающем пространстве и определения основных параметров углов наклона зданий и сооружений.

Геотехнический мониторинг и контрольно-измерительные приборы ‒ это обширная область, которая включает управление рисками, структурный мониторинг здоровья, предотвращение опасностей и системы раннего предупреждения с использованием геотехнических датчиков. Одним из таких геотехнических инструментов является инклинометр (датчик угла наклона).

Инклинометр ‒ это датчик, который измеряет величину наклона, крен, отклонения объекта относительно силы тяжести. Датчики измерения наклона бывают разных типов и размеров.

Здесь мы обсудим все различные типы инклинометров, как они работают и для чего они используются.

Инклинометр используется для измерения величины угла наклона или угловых деформаций любой конструкции. Величина отклонения изображается в процентах или градусах относительно гравитационного поля Земли.

Разные типы инклинометров применяются в различных областях:

— В горном деле инклинометром определяют угол и азимут искривления буровой скважины, тем самым контролируя её пространственное положение

— В подъёмных кранах инклинометры применяются для контроля рабочего и остаточного прогибов стрелы, а также для контроля угла наклона крана в целом

— Контроль безопасных углов наклона автокранов и землеройных машин, в особенности — крупных

— Контроль состояния опор мостов, трубопроводов

— Слежение за состоянием архитектурных сооружений и высотных зданий

— Непосредственное измерение углов наклона транспортных магистралей с движущегося транспортного средства

— Контроль угла наклона кузова автомобиля в противоугонных системах.

Выделяются следующие сегменты потребителей:

— Проектные институты, строительные компании, собственники зданий, эксплуатирующие и сервисные организации и т.д.

— Крупные энергетические корпорации – РОСАТОМ, РУСГИДРО и т.д.

— РЖД, Метрополитен и т.д.

— Нефтегазодобывающие и перерабатывающие компании – ГАЗПРОМ, РОСНЕФТЬ, ЛУКОЙЛ, ТРАНСНЕФТЬ, СИБНЕФТЬ, ТАТНЕФТЬ т.д.

— Согласно постановлению № 375 ПП от 06.05. 2008 правительства Москвы системами мониторинга должны быть оборудованы:

— Технически сложные объекты (речные порты, аэропорты, мосты и тоннели, метрополитены, крупные промышленные объекты с численностью занятых более 10 тысяч человек)

— Высотные и уникальные объекты

— Объекты с массовым пребыванием людей: гостиницы категорий четыре и пять звезд — все; категорий три, две, одна звезда — вместимостью от 50 (пятидесяти) номеров

В России ежегодно фиксируется от одного до двух десятков случаев частичного или полного обрушения строительных и инженерных конструкций, среди которых жилые дома, объекты инфраструктуры, промышленные и коммерческие объекты. В настоящее время наблюдается тенденция повышения внимания к безопасности различных объектов, конструкций и сооружений.

Для предотвращения деформаций и обрушений конструкций применяются различные системы мониторинга, позволяющие контролировать различные физические параметры и при необходимости оперативно предпринимать действия с целью предотвращения опасных ситуаций.

Использование систем мониторинга с применением инклинометров и других датчиков решает следующие проблемы:

— риски деформации, полного или частичного обрушения строительных и инженерных конструкций под воздействием различных факторов (превышение допустимой нагрузки, неправильная эксплуатация, изменение естественного баланса подземных вод приводит к изменению напряжённо-деформированного состояния грунтового массива и уплотнению грунтов в пределах депрессионных воронок, и пр.);

— риски выхода из строя важных объектов в случае деформации или обрушения;

— возможные человеческие жертвы при деформации или обрушении объектов.

Наши инклинометры широко используются при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Виды инклинометров настолько разнообразны, что при помощи комбинации необходимого оборудования (датчиков угла наклона, устройств сбора и хранения данных) можно решить любую даже самую сложную задачу в строительстве, горнодобывающей промышленности и других областях.

Процедура установки инклинометра зависит от области применения. Он может быть установлен вертикально, чтобы контролировать откос выемки или любое движение в стенке и насыпи. Для контроля осадки грунта над местом туннелирования инклинометры устанавливаются горизонтально.

Типы инклинометров обычно классифицируются по нескольким признакам:

— По методам измерений

— По числу осей измерений

— По статичности объекта

— По способу регистрации измерений

1. Приборы, на основе кварцевой механике, маятниковые инклинометры одно- и двухосевые.

2. Приборы, на основе технологии mems, инклинометры одно- и двухосевые.

На данный момент использование мониторинговых систем на базе инклинометров, акселерометров и различных датчиков деформации распространено. Однако инклинометры (ИН120, ИН130, ИН203, ИН230) на основе датчиков из кварцевого стекла являются уникальными наклономерами. Использование кварца в качестве чувствительного элемента гарантирует высокую стабильность и высокую точность измерений. Мы рекомендуем высокоточную инклинометрию с применением кварцевых датчиков инклинометров для контроля устойчивости опор мостовых переходов, высотных строений, шахт и гидротехнических сооружений и других объектов, где критически важными параметрами являются надежность, долговременная стабильность и высокая точность измерений.

Разработка технологии датчиков на основе кварцевого стекла базируется на результатах научных работ, проведенных в лабораториях в Институте Физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН.

Кварцевые цифровые инклинометр представляет из себя одно- ил двухосевые датчик измерений угла наклона, выполненный в виде автономного устройства. Принцип действия датчика основан на свойстве физического маятника занимать при наклоне корпуса положение, соответствующее истинной вертикали места. Физический маятник датчика изготавливается из кварцевого стекла, что обеспечивает высокую стабильность геометрических размеров и упругих свойств подвеса маятника. Что в свою очередь обеспечивает следующие результаты:

— конструкция не требует изготовления дополнительных деталей, что существенно упрощает процесс изготовления;

— прибор имеет небольшие габаритные размеры;

— высокая чувствительность датчика;

— кварцевая механика обеспечивает минимальный дрейф нуля;

— не подвержен механическому износу.

Инклинометры линейки ИН, диапазон измерений угловых перемещений по осям Х и Y, выпускаемые с диапазоном ±1°, ±3°, ±30°. Это цифровые датчики для измерений угла наклона различных объектов, относительно гравитационного поля Земли. Инклинометры линейки ИН широко используются при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Система измерений углов наклона предназначена для преобразования угловых перемещений и малых углов наклона в цифровой двоичный последовательный код и передачи его по интерфейсу RS-485. Установленный разъем для подключения инклинометра вилка РС7БТВ. Кабель для подключения инклинометра, НК-2 с розеткой РС7БТВ.

Кварцевые цифровые наклономеры линейки ИН это:

• Нечувствительность к повышенным вибрациям

• Двойная гальваническая развязка – по аналоговой и цифровой части

• Встроенная охранная сигнализация

Такие инклинометры называются MEMS-инклинометрами. В настоящее время технология MEMS (микроэлектромеханические системы) используется для создания датчиков угла и наклона. МЭМС состоят из механических элементов, датчиков, исполнительных механизмов и электроники на общей кремниевой подложке с использованием технологии микро-обработки.

Ускорение вызывает отклонение контрольной массы от ее центрального положения. Есть 32 набора радиальных элементов вокруг четырех сторон квадратной контрольной массы. Эти элементы расположены между пластинами, которые прикреплены к подложке.

Каждый элемент и пара неподвижных пластин составляют дифференциальный конденсатор. Отклонение контрольной массы определяется путем измерения дифференциальной емкости.

С помощью этого способа можно определять как динамическое ускорение (то есть удар или вибрация), так и статическое ускорение (то есть наклон или вращение). Формирование сигнала осуществляется в пределах самого устройства, так что получается простой выходной сигнал.

MEMS инклинометр цифровой двухосевой АЦт90, предназначен для непрерывного измерения углов наклона по двум осям X, Y на диапазон ±90°. Инклинометр АЦт90 Российского производства, внесен в реестр средств измерений как акселерометр-инклинометр АЦт90. Номер в Госреестре 73369-18. ⁠Свидетельство об утверждении типа средств измерений на акселерометр-инклинометр ОС.С.28.004. А №72174 от 14.12.2018г.

Инклинометр АЦт90, преобразует угловые перемещения и малые углы наклона, в цифровой двоичный последовательный код и передачи его по интерфейсу RS-485. Частота опроса инклинометра регулируется, и задается при оформлении Заказа. Для идентификации данных с цифрового инклинометра АЦт90, возможно его подключение на контроллер MS4812 , который формирует питание инклинометров, управляет их опросом и все принятые данные записывает на карту micro SDHC или передает на сервер.

Двухосевой цифровой инклинометр, представляет собой преобразователь сигналов датчика угла наклона, включая калибровку, их преобразование в цифровую форму и передачу по интерфейсу RS-485. Рекомендуется сигналы интерфейса RS-485 и питание подавать одновременно по кабелю «витая пара».

Калибровка инклинометра на диапазон ⁠±90°, проводится по двум измерительным осям, на поверенном высокоточном оборудовании, с ценой деления отчетной шкалы⁠ 5″ .

Установка инклинометра на объекте, угловое положение которого необходимо контролировать, возможна как в горизонтальном, так и вертикальном положении.

Инклинометр для скважин цифровой

Инклинометр (наклономер, датчик угла наклона, измеритель крена) – это измерительный прибор, с помощью которого можно определить стабильность пространственного положения сооружений и локальных объектов, их отклонение от идеальной вертикали и оценить величину угла этого отклонения. Инклинометры применяются при бурении скважин для контроля их пространственного положения.

Инклинометр: принцип работы и устройство прибора

В корпус датчика наклона встроен чувствительный преобразователь и электронное считывающее устройство. Воспринимаемые наклономером данные передаются автоматически при помощи цифрового способа. Имеет регулируемые опорные винты.

Монолитная конструкция корпуса защищает внутренний механизм прибора инклинометр ИН-Д3 от пыли и попадания влаги. Точные измерения угла наклона относительно горизонта очень важны для многих систем управления положением или систем обеспечения безопасности.

Датчик наклона инклинометр устанавливается на объект, а данные от него в постоянном режиме, с заданными интервалами передаются на диспетчерский пульт. Это позволяет отслеживать состояние контролируемого объекта в режиме реального времени, как угодно долго, своевременно обнаруживать и фиксировать возникающие отклонения от допустимых проектных величин, прогнозировать их развитие и принимать меры для предотвращения достижения критических значений.

Особую эффективность дает объединение инклинометров в сеть. Инклинометры, датчики угла наклона могут использоваться самостоятельно или в комплексе с другим измерительным геодезическим оборудованием.

Преимущества устройства датчик угла инклинометр

• высокая точность и минимальная погрешность измерений,
• функциональность,
• надежность,
• стабильность работы,
• простота и удобство использования,
• возможность получения данных дистанционно,
• пригодность для большого количества различных вычислений и расчетов,
• экономичность использования, минимальные затраты на измерительное оборудование.

Области применения наклономеров

Безопасность зданий, построек и сооружений, промышленных и социальных объектов в процессе строительства и эксплуатации имеет важное значение. Контроль за их состоянием является ответственной задачей. Датчики наклона инклинометры применяются при геодезическом мониторинге деформаций, когда необходимо выявить угол отклонения объектов от вертикальной оси, чтобы избежать возникновения дефектов конструкций.

При помощи наклономеров измеряются углы крена высотных зданий, опор и пролетов мостовых сооружений, туннелей, гидротехнических объектов, промышленных труб, антенных опор, скважин и шахт (скважинный инклинометр).

Скважинные цифровые инклинометры позволяют контролировать подвижки грунта по горизонтали. При бурении и проходе в толще грунта, наклономер дает возможность контролировать искривления и нахождение скважины в пространстве.

Используя скважинные инклинометры можно контролировать состояние котлована, либо выполнять мониторинг стен фундамента объекта. Подготовка к мониторингу выполняется еще до начала строительства.

Услуги компании СМИС Эксперт

Компания СМИС Эксперт проводит современные, инновационные разработки на стыке областей знаний – электроники, автоматики и цифровой обработки сигналов, математики и приборостроения. Нашим продуктом является комплексная система мониторинга инженерных конструкций (СМИК).

Она позволяет осуществлять постоянное наблюдение за состоянием любых объектов, исследуя разные его параметры, объединяя, анализируя эту информацию и составляя на основе нее обоснованные технические заключения. Предлагаемые нами решения эффективны для обеспечения безопасности строительства и эксплуатации зданий и сооружению разного назначения.

Закажите у нас прибор инклинометр цифровой СМИК, другие измерительные приборы и оборудование для мониторинга, его поставку и пусконаладку.

Приобрести, задать вопрос и получить дополнительную информацию

Узнать цену, комплектность, стоимость, получить более подробную информацию вы можете получить у специалистов компании ООО «СМИС Эксперт» по телефону +7(495) 532-52-62