Електромагнітний вимірювальний перетворювач для контролю зміщень конструктивних елементів, фундаментів будівель і споруд та спосіб його застосування

1. Електромагнітний вимірювальний перетворювач для контролю зміщень конструктивних елементів, фундаментів будівель і споруд, що містить циліндричну діелектричну втулку, короткі секційні котушки збудження, розташовані на діелектричній втулці, пристрій вимірювання величини індуктивності котушок збудження, розрахунку і відображення зміщень, циліндричний якір, розташований в циліндричній діелектричній втулці, шток, скріплений з корпусом якоря, несучий стакан циліндричної форми для розташування в ньому електромагнітного вимірювального перетворювача, який відрізняється тим, що на зовнішній стороні діелектричної втулки з одним кроком установлені ідентичні електропровідні шайби, на кожному торці діелектричної втулки на різьбі установлене ідентичне діелектричне кільце з отворами, розподіленими рівномірно по його поверхні, між кожною парою електропровідних шайб на діелектричній втулці розташована коротка котушка збудження, по периметру електропровідних шайб закріплений ізоляційний діелектричний циліндр, корпус якоря виконаний пустотілим із діелектричного матеріалу, несучий стакан виконаний із діелектричного прозорого матеріалу з отвором в центрі основи, на його зовнішній поверхні у напрямку вертикальної 2 (13) 1 3 86305 ромагнітного циліндра на якорі дорівнює щонайменше півтора - двом крокам розташування електропровідних шайб на поверхні діелектричної втулки. 6. Електромагнітний вимірювальний перетворювач за п. 1, який відрізняється тим, що товщина стінок електропровідних шайб визначається співвідношенням: DП ³ 2 1 , pfm0 g де D П - товщина електропровідних шайб; f - частота струму збудження; m0 - магнітна проникність вакууму; g - електропровідність матеріалу шайб; p - фізична постійна. 7. Електромагнітний вимірювальний перетворювач за п. 1, який відрізняється тим, що шток якоря закріплений одним кінцем різьбою в циліндричному виступі на основі корпусу якоря, а другим кінцем різьбою закріплений в металевому кутику. 8. Електромагнітний вимірювальний перетворювач за п. 1, який відрізняється тим, що він виконаний таким чином, що індукція електромагнітного поля, що створюється кожною котушкою збудження, збільшується по довжині їх розташування зміною числа витків котушок збудження за лінійним законом, починаючи від однієї із котушок збудження, розташованої біля одного із торців діелектричної втулки. 9. Спосіб електромагнітного вимірювального перетворення для контролю зміщень конструктивних елементів, фундаментів будівель і споруд за допомогою вимірювального перетворювача за будьяким з пп. 1-8, що включає вимірювання значень індуктивності котушок збудження вимірювального перетворювача, який відрізняється тим, що за даними вимірювання будують загальну щонайменше для трьох електромагнітних вимірювальних перетворювачів еталонну градуйовану залежність L э = j(l э ) змін значень індуктивності L э котушок збудження без якоря від довжини l э їх розташування на діелектричній втулці, наприклад від котушки збудження, розташованої біля одного із торців діелектричної втулки, далі будують загальну для трьох електромагнітних вимірювальних перетворювачів робочу градуйовану залежність Lр y l р зміни індуктивності Lр від відстані l р = ( ) зміщення якоря, наприклад від котушки збудження біля торця втулки, приймають значення індуктивності L с , наприклад середньої котушки збудження, здобутої при розташуванні симетрично їй якоря, за нульове зміщення конструктивних елементів або фундаменту, визначають за залежностями Lp = y l р і L э = j(l э ) діапазони змін робочих гра ( ) { дуйованих індуктивностей L с - L1р } і {Lс - Lnр } і Винахід відноситься до області електромагнітного контролю зміщень конструктивних елементів, фундаментів будівель і споруд. Зміщення констру 4 діапазони змін градуйованих еталонних індуктивностей { с - L1э } і { с - L nэ } , ці діапазони, індуктиL L вність L с середньої котушки збудження, еталонну градуйовану залежність L э = j(l э ) і градуйовану ( ) робочу залежність Lр = y l р , заносять в пам'ять пристрою вимірювання індуктивності, розрахунку і відображення зміщень, при цьому при контролі зміщень конструктивних елементів у напрямку поздовжньої осі симетрії корпусу якоря і зміщень фундаменту визначають пристроєм вимірювання індуктивності, розрахунку і відображення зміщень значення відповідних їм індуктивностей Lк , а при контролі осадок фундаментів визначають значення індуктивностей L1ф , L 2ф , порівнюють здобуті при контролі індуктивності Lк , L1ф , L 2ф з еталонними значеннями індуктивностей L э вдіапазонах {Lс - L1э } і {L1с - Lnэ} , причому котушки збудження, у яких значення еталонних індуктивностей L э і здобутих при контролі індуктивностей Lк , L1ф , L 2ф однакові за величиною, не враховують при розрахунку зміщень, а котушка збудження, у якій еталонна індуктивність L э і здобуті при контролі індуктивності Lк , L1ф , L 2ф відрізняються за величиною, враховують при розрахунку зміщень конструктивних елементів і фундаменту, далі визначають за градуйованою залежністю Lр = y l р , в якому із діапазонів {Lс - L1р } або ( ) {Lс - Lnр } знаходяться величини індуктивностей Lк або L1ф , L 2ф , здобу ті при контролі, і за знайденими діапазонами змін індуктивностей визначають напрямок зміщень від середньої котушки збудження вверх у напрямку до першої котушки збудження або вниз до останньої котушки збудження, розташованої біля основи несучого стакана, за градуйованою залежністю Lр = y(l р ) визначають величину зміщення lк конструктивних елементів, при контролі зміщення фундаменту в області установки двох перетворювачів, з'єднаних гідравлічно, зміщення (осадки) розраховують за формулами: l ф1 = 2 l к1, l ф 2 = 2l к2 , де l ф1 , l ф2 - зміщення фундаменту в області установки першого і другого електромагнітних вимірювальних перетворювачів, l к 1 , l к 2 - зміщення, розраховане як при контролі зміщень фундаментів за рівнем рідини для кожного електромагнітного вимірювального перетворювача окремо. ктивних елементів, будівель і споруд проходять в основному нерівномірно, тому виникає необхідність їх безперервного контролю, щоб вони не ви 5 йшли за граничне значення. Використані в сучасний час для цієї мети відомі методи і технічна їх реалізація, наприклад, геодезичний і гідростатичний метод дозволяє проводити тільки періодичний візуальний контроль з невисокою точністю, тобто практично неможливо автоматизувати процес контролю, наприклад, при вирівнюванні будівель і споруд. Відомий електромагнітний вимірювальний прохідний перетворювач для контролю зміщень, який містить розташовану на каркасі циліндричну котушку збудження, підключену до джерела змінного струму і циліндричний магніто провід, розташований всередині каркасу [Збірник наукових праць ΗΓΑ України №9, т.2. - Дніпропетровськ: РИК ΗΓΑ Укр., 2000. - 227с., с.7, Аналог]. При використані електромагнітного вимірювального перетворювача каркас з обмоткою збудження закріплюють на конструкції, що не деформується, а циліндричний феромагнітний сердечник закріплюють на конструкції, що сприймає зміщення, наприклад, фундамент будівель, споруд. При зміщенні фундаменту зміщується і сердечник в результаті змінюється індуктивність обмотки збудження. По величині зміни індуктивності на основі попередньо збудованого градуйованого графіку залежності індуктивності обмотки збудження від величини зміщення сердечника визначають величину зміщення. Відомий перетворювач має достоїнство: він дозволяє безперервно автоматично контролювати зміщення конструктивних елементів, що дозволяє його використати в інформаційновимірювальних системах. Але відомий електромагнітний вимірювальний перетворювач має і інший суттєвий недолік: зміна індуктивності котушки збудження від величини зміщення циліндричного зразка від центру котушки має однаковий характер, тобто виникає неоднозначність залежності в області країв котушки, тому для цілі контролю зміщень відомого перетворювача можливо використати зміни індуктивності тільки в початковій або кінцевій області котушки збудження . Відомо гідростатичний пристрій для контролю значних зміщень, наприклад, фундаментів будівель і споруд при їх вирівнюванні. Пристрій складається мінімум із двох сполучених сосудів різного січення, основи яких з'єднані трубкою, на бокових поверхнях сосудів закріплені шкали зміщень [НДІБК. Методичні рекомендації по застосуванню систем дистанційного контролю положення об'єктів. Київ, 1987, с.18, Аналог]. При використанні відомого гідростатичного пристрою закріплюють по периметру фундаменту парами сполучені сосуди, фіксують початкове положення рівнів рідини в сосудах, вимірюють зміну рівнів рідини у всіх сосудах і по їх значенням, здобутим по шкалам, визначають величину і характер зміщень (осадок) фундаменту. Достоїнством гідростатичного пристрою є можливість візуального контролю значних зміщень. Але гідростатичний пристрій має суттєвий недолік: він не дозволяє здобути інформацію про характер зміни зміщень в електричних сигналах, а тому не може бути використано при автоматичному конт 86305 6 ролі зміщень, наприклад, у вимірювальних інформаційних системах, що обмежує область його практичного застосування. Найбільш близький до розробленого електромагнітного прохідного перетворювача відомий прохідний електромагнітний перетворювач, який містить коротку котушку збудження з довжиною значно меншою її діаметра, підключеною до джерела змінного струму, коротку вимірювальну котушку, підключену до пристрою вимірювання вихідної її напруги [Р. Мак-Мастер, Вид. Енергія; М. 1965, Л. 492с., с.161, Прототип]. При використанні відомого електромагнітного прохідного перетворювача в котушці збудження розташовують контрольований короткий зразок, який взаємодіє з електромагнітним полем котушки збудження , при зміщенні короткого зразка змінюється величина індуктивності котушки збудження і вихідної напруги на виході вимірювальної котушки, тому при контролі по змінам індуктивності або вихідної напруги на основі попередньо здобутих градуйованих залежностей цих змін від величини зміщення зразка визначають величину зміщення. Відомий перетворювач має високу чутливість до зміщення короткого зразка відносно збуджуючої котушки, а зміни індуктивності або вихідної напруги можуть бути виміряні дистанційно, наприклад, на основі використання електромагнітної вимірювальної інформаційної системи неруйнівного контролю параметрів напружено-деформованого стану інженерних конструкцій і споруд [Шокарев B.C., Чаплигін В.І., Мальцева Я.В. Патент на винахід №75876. Бюл. №6, 2006p.]. Відомий електромагнітний прохідний перетворювач має суттєвий недолік: при зміщенні короткого зразка в різні сторони від центру котушки збудження до її країв, зміна індуктивності має один характер, тому при контролі можливо використати тільки одну із крайніх областей котушки збудження, що обмежує область практичного застосування відомого перетворювача, наприклад, він не може бути використаний при контролі значних зміщень (осадок) фундаментів, виникаючих при вирівнюванні будівель і споруд. У винаході постає задача здобуття технічного результату, який дозволяє поширити область застосування електромагнітного вимірювального перетворювача для контролю конструктивних елементів і фундаментів будівель, споруд і спосіб його застосування. Технічний результат досягається тим, що в електромагнітному вимірювальному перетворювачі для контролю зміщень конструктивних елементів, фундаментів будівель і споруд і способі його застосування, який містить циліндричну діелектричну втулку, короткі секційні котушки збудження, розташовані на діелектричній втулці, пристрій вимірювання величини індуктивності котушок збудження, розрахунку і відображення зміщень, циліндричний якір, розташований в циліндричній діелектричній втулці, шток, скріплений з якорем, несучий стакан циліндричної форми з розташованим в ньому електромагнітним вимірювальним перетворювачем, у винаходу на зовнішній стороні діелектричної втулки з одним шагом установлені 7 ідентичні електропровідні шайби, на торцях діелектричної втулки на різьбі установлено по ідентичному діелектричному кільцю з отворами, розподіленими рівномірно по їх поверхні, між кожною парою електропровідних шайб на діелектричній втулці розташовано по короткій котушці збудження, по периметру електропровідних шайб закріплений ізоляційний діелектричний циліндр, корпус якоря виконаний пустотілим із діелектричного матеріалу, несучий стакан виконаний із діелектричного прозорого матеріалу з отвором в центрі основи, на його зовнішній поверхні у напрямі вертикальної осі його симетрії закріплена градуйована шкала зміщень, всередині несучого стакану по периметру його основи розташоване обмежуюче кільце, на несучому стакані з зовнішньої сторони на його циліндричній частині у основи закріплена різьбою діелектрична кришка з отвором в центрі, між основою несучого стакану і основою діелектричної кришки розташований діелектрична пружна шайба, до основи діелектричної кришки з зовнішньої сторони прикріплений діелектричний уголок, технічний результат досягається також тим, що у винаході з зовнішньої сторони на циліндричній поверхні якоря закріплений феромагнітний циліндр, із зовнішньої сторони феромагнітний циліндр якоря має електропровідне покриття, товщина якого визначається співвідношенням: D э