Accelerometre i monitorering
Et accelerometer er en type sensor, der almindeligvis bruges i konstruktionsovervågning til at måle en konstruktions acceleration og dynamiske bevægelse. Det fungerer ved at detektere bevægelse og vibrationer i en struktur, som kan være forårsaget af faktorer som vind, jordskælv eller andre typer mekaniske belastninger.
Accelerometre bruges ofte til konstruktionsmonitorering, fordi de kan give værdifuld information om en strukturs dynamiske adfærd. Ved at måle accelerationen af en konstruktion kan ingeniører bestemme, hvordan den reagerer på forskellige typer belastninger, og hvordan den sandsynligvis vil opføre sig under forskellige forhold. At kende den dynamiske adfærd kan hjælpe ingeniører med at opdage ændringer i konstruktionens globale tilstand.
Der er mange forskellige typer accelerometre, der kan bruges i konstruktionsovervågning, hver med sine egne unikke egenskaber og muligheder. Nogle accelerometre er meget følsomme og benyttes til at måle inducerede vibrationer fra vind og andre belastninger, mens andre har højere intervaller i stand til at registrere bevægelse af mekaniske dele såsom vingerne på en vindmølle. Generelt er sensorerne lavet robuste og små, så de kan installeres under udendørs forhold og i trange rum.
Overordnet set er accelerometre et vigtigt værktøj i monitorering af konstruktioner, fordi de kan give værdifuld information om en strukturs ydeevne og hjælpe ingeniører med at identificere potentielle problemer, før de bliver alvorlige.
Valg af det rigtige accelerometer
For at vælge det rigtige accelerometer til en given opgave er det vigtigt at kende den nødvendige miljøbeskyttelse, præcision, maksimale forventede accelerationer, støj til frekvensniveauer og størrelsen af installationsplaceringer.
Miljøbeskyttelse
Sensorer til monitorering af konstruktioner skal ofte være i drift i lange perioder (5+ år). Hvis den rette miljøbeskyttelse ikke vælges, vil det før eller siden føre til funktionsfejl, støj og fejl. Generelt er en god tommelfingerregel for sensorer installeret udenfor til konstruktionsovervågning en IP-klassificering på mindst IP65, hvilket betyder en fuld beskyttelse mod støv og en beskyttelse mod vand, der er tilstrækkelig til regn og stænk.
I områder med høj luftfugtighed og saltniveau er materialevalg yderst vigtigt. Typiske sensorhuse i aluminium vil korrodere hurtigt på broer omkring havvand. Her kan rustfrit stål være et godt valg til sensorhus.
Accelerometerpræcision
Accelerometerets præcision ender ofte med at være en værdi, der afhænger af støjniveauet på sensoren. Hvis støjen ved frekvensen er større end det signal, der skal måles, vil signalet ikke kunne skelnes fra støjen.
I monitorering af konstruktioner er det ofte præcisionen ved meget lave frekvenser omkring 0 – 1 Hz, der bliver den afgørende faktor for accelerometeret. Mange accelerometre vil have en meget højere støjniveau omkring 0 Hz.
Maksimal forventede accelerationer
Når man laver dataanalyse på accelerationer, er støjen den vigtigste faktor. At vælge sensorområdet med de laveste niveauer stadig over de forventede accelerationer hjælper med at minimere støjen og gøre signalet så tydeligt som muligt. Signaler fra sensorer er begrænset af, at der er et begrænset antal punkter, der kan måles mellem minimumsværdien og maksimumværdien. At vælge et mindre område betyder, at signalets granularitet bliver finere, og normalt er støjniveauet mindre.
Støj til frekvensniveauer
Støj er ikke kun støj i accelerometre. Indenfor monitorering bruges accelerometre til at overvåge vibrationer, og afhængigt af konstruktionens stivhed kan disse frekvenser være hvor som helst i området fra 0,1 Hz til 1000 Hz. Ved meget lave frekvenser er det vigtigt at sikre, at støjniveauet ikke stiger hurtigt omkring 0 Hz. På store hængebroer kan hængerne bevæge sig med en hastighed, hvor det tager mere end 5 sekunder for dem at gennemføre en hel cyklus. Her skal et accelerometer have lav støj i området fra 0 Hz til 1 Hz. På den anden side kan en stålbro med et tog kørende over den have vibrationer i nærheden af 200 Hz, hvor den generelle præcision bliver den vigtige faktor.