Участие ООО «АФС 52» в технологической платформе «Комплексная безопасность» позволило сотрудникам предприятия четко осознать актуальность разработки средств измерения механических колебаний с экстремально низкими частотами элементов конструкций, сооружений и механизмов. Наиболее популярные в настоящее время первичные датчики вибраций – пьезоэлектрические и лазерные виброметры – имеют нижнюю границу частотного диапазона рабочих частот 0,1 – 0,05 Гц (Brüel & Kjær, Ometron, Polytec и т.п.). В то же время ГОСТ Р 54859-2011 «Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний» устанавливает интервал частот анализа от 0,15 до 20 Гц для зданий и от 0,6 до 100 Гц для элементов их конструкций. Казалось бы, реализуемая в традиционных датчиках минимальная частота 0,1 Гц удовлетворяет предъявляемым требованиям. Однако в том же документе указывается, что для зданий и сооружений в аварийном состоянии минимальная частота собственных колебаний имеет тенденцию к уменьшению, а сам спектр является нестационарным и определяется комплексом влияющих факторов: снеговой нагрузкой, температурой воздуха, работой механизмов внутри здания, внешними динамическими воздействиями со стороны окружающей среды. Очевидно, что с точки зрения обеспечения безопасности важно знать спектр собственных (свободных и вынужденных) колебаний контролируемого объекта при самом неблагоприятном сочетании влияющих факторов, т.е. требуется непрерывный контроль и снижение нижней границы диапазона частот анализа.

Разработанный ООО «АФС 52» фазометрический комплекс (ФМК), принцип работы которого основан на интерференции электромагнитных волн миллиметрового диапазона, может быть использован как средство измерения механических колебаний контролируемого объекта с экстремально низкими частотами, а также измерения непериодических перемещений, вызванных внешним динамическим воздействием, в диапазоне скоростей от 10-8 до 104 м/с. Иллюстрацией возможностей прибора являются результаты эксперимента, проведенного в акустической лаборатории Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, представленные ниже.

Условия эксперимента:

• ФМК и АФС находятся на цокольном этаже на независимом фундаменте.

• Продолжительность непрерывных измерений - почти 48 часов.

• Время начала измерений 7 июля 10:40.

• Интервал записи - примерно 100 мс.

• Количество точек 1621242.

Результат измерения "перемещения" в мкм за все 48 часов:

Спектр в логарифмическом масштабе:

Перемещение вблизи точки первого локального максимума:

Реакция на проходящего мимо комплекса человека:

Результат измерения "перемещения" в мкм за все 48 часов с координатной сеткой:

Выводы:

• При продолжительных измерениях удалось выделить температурные явления, связанные с изменением микроклимата в помещении.

• В установившемся режиме, эквивалентный уровень шумовой дорожки менее микрометра.

Фактически, в этом эксперименте удалось устойчиво регистрировать изменение расстояния от датчика до контролируемой точки со скоростью 8,4 10-9 м/с и «частоту суточных колебаний» 10-5 Гц. Этот результат является залогом успеха ФМК разработки ООО «АФС 52» в конкуренции на рынке вибродиагностического оборудования в диапазоне экстремально низких частот. Однако для выхода ФМК на рынок требуются существенные доработки: разработка конструкции полевого портативного варианта ФМК, уменьшение габаритов, веса, снижение цены, повышение надежности, разработка удобного пользовательского интерфейса, расширение диагностических возможностей встроенного программного обеспечения. По предварительным оценкам эта работа может быть выполнена силами ООО «АФС 52» в течение года-двух при соответствующем объеме финансирования.

С целью повышения потребительских свойств и конкурентоспособности своей продукции в настоящее время ООО «АФС 52» подает заявку на участие в технологической платформе «СВЧ технологии» с проектом «Создание средств измерения механических колебаний с экстремально низкими частотами для систем обеспечения безопасности».