Статья-ответ доктору а.с. алешину. еще раз о сейсмическом микрорайонировании. часть 2

Технические характеристики

Таблица 1 — Метрологические характеристики

Наименование характеристики	Значение
«Т10000», «Т10000К2», «Т10000БС», «Т10000КБС»	«3Т6000»	«2Т6000», «2Т6000Р», «2Т6000К», «2Т6000КБР»	«Т2000», «Т2000Р»	«2Т1000Л»	«Т500»
Диапазон измерений давления, МПа	от 50 до 1000	от 30 до 600	от 30 до 600	от 10 до 200	от 3 до 100	от 1 до 50
Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений давления*, %	±2,5
Полярность выходного сигнала	отрицательная
Постоянная времени саморазряда, с, не менее	40
Длительность нарастания выходного сигнала, мс, не более	3
Чувствительность, пКл/МПа, не менее	10	15	17	50	80	100
Собственная частота, кГц, не менее	150	150	180	160	150	120
Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения температуры окружающей среды в диапазоне рабочих температур, на каждые 10 °С, в долях от пределов допускаемой основной погрешности	0,1
Нормальные условия измерений: —    температура окружающей среды, °С —    относительная влажность, % —    атмосферное давление, кПа	от +15 до +25 от 30 до 80 от 84 до 106
* Погрешность измерений давления приведена к верхнему пределу измерений

Наименование						Значение
характеристики	«2Т1000Л»	«3Т6000»	о 2 Т«	«2Т6000»	«Т2000Р»	«2Т6000Р»	«2Т6000К»	«2Т6000КБР»	0» 5 Т«	«Т10000»	«Э30000И»	«Т10000КБС»	«Т10000К2»
Габаритные размеры, мм, не более: — высота	37	30	37	37	43	43	25	16	35	38	38	24	25
— диаметр	10	10	10	10	14	14	10	8	12	12	12	12	12
Масса, г, не более	17	17	17	17	24	24	13	12	20	22	22	20	20
Условия эксплуатации — температура окружающей среды, °С						от -60 до +120

Разнообразие извещателей

Разновидностей пожарных детекторов существует очень много, но, в общем, их можно сгруппировать таким образом:

• Аналоговая разновидность;
• Адресная разновидность;
• Автономная разновидность;
• Извещатель пожарный ручной.

Исходя из названия, происходит и классификация пожарных извещателей по принципу работы, а главное по способу передачи тревожного сигнала о начале возгорания.

Рассмотрим каждый класс приборов более детально.

Аналоговый

Это наиболее известный тип датчиков, так как их применение началось очень давно. Их основная задача отправить на ПКП информацию по определенному набору характерных признаков пожара:

• температурному;
• дыму и тому подобное.

Работают по кольцевой схеме, когда все детекторы объединены в единый кольцевой проводной шлейф.

Такая схема дает возможность:

• найти зоны обрыва шлейфа;
• не реагировать на ложные сигналы;
• различать и находить дефектные места шлейфа;
• посылать как тревожные, так и информационные сигналы.

Может также устанавливаться пороговый датчик, который может сигнализировать о наличии определенного условия пожара, например, такого как температура.

На крышку прибора выведена пара светодиодов, каждый их которых подключен к своему шлейфу. Если горит зеленый светодиод — ситуация штатная и реакции датчика нет.

Если горит красный — произошел пожар или есть неполадка в цепи.

Есть и определенные недостатки:

Если от такого датчика поступил сигнал на пульт — непонятно, в каком месте возгорание и что именно случилось. Понятно только одно — тревога! А есть ли пожар?

Подобный датчик пожарной сигнализации монтируют в квартире или в небольших по площади помещениях. Если такие детекторы использовать в промышленных масштабах, то для того чтобы определить место возгорания и есть ли оно потребуется увеличить количество шлейфов.

Адресный

Пожарный адресный извещатель более точно указывает проблемную зону и имеет обратную связь с ПКП. Контрольный прибор благодаря тому, что у каждого датчика есть свой личный id-адрес, более достоверно определяет от какого детектора пошел тревожный сигнал.

Но и это еще не всё.

Он может определить тип опасности — задымление или огонь. Видна будет и температура в тревожной зоне. Может и определить свойства самого извещателя (год выпуска, серийный номер и прочее).

Понятно, что если есть такая подробная информация, то можно уточнить степень угрозы и принять необходимые меры.

Такие адресные датчики находят применение на объектах большой площади, где очень важно вовремя оценить уровень опасности и точность определения очага возгорания. Но есть и определённые неудобства у таких устройств

Но есть и определённые неудобства у таких устройств.

На этапе проектирования противопожарной системы адресного типа необходимо более детальное описание раздела пусконаладочных работ. И скорее всего, забивать в систему id-адрес каждого устройства придется вручную, так как не все модели поддерживают автоматическое получение номера в противопожарной системе.

Автономный

Беспроводной автономный пожарный датчик в отличие от других устройств может работать:

• Без монтажа к общему шлейфу;
• Без подсоединения к наружному питанию.

В его наборе есть:

• собственный аккумулятор;
• звуковая сирена, которая подается примерно 4 минуты;
• световая индикация;
• тепловые пожарные специфические датчики, реагирующие на пожар.

Беспроводной датчик дыма автономного типа малогабаритный, округлой формы. Реагирует на образование дыма в охраняемой зоне.

Электроснабжение на батарейках, работы которой хватает примерно на год активного применения. Если заряд батарейки снизился, об этом сообщит мигающий светодиод на корпусе детектора.

Есть на рынке модификации, у которых электропитание происходит от несъемного аккумулятора. Они могут работать непрерывно в течение 10 лет.

Такой датчик определения дыма для квартиры обладает рядом преимуществ:

• Отпадает необходимость подключения к центральному пульту;
• Не нужен внешний источник электропитания;
• Легко меняется дислокация;
• Есть оповещение о низком заряде батареи;
• Простота монтажа;
• Громкий звук.

Недостатки:

• Датчики дыма со временем неизбежно собирают внутри корпуса пыль и там могут накапливаться насекомые, что вызывает ложные сработки;
• Если применяется несъемная батарея, то при истечении её срока действия необходимо менять весь линейный пожарный извещатель целиком.

Приложения

Пьезоэлектрические датчики — универсальные инструменты для измерения различных процессов. Они используются для обеспечения качества , контроля процессов , а также для исследований и разработок во многих отраслях промышленности. Пьер Кюри открыл пьезоэлектрический эффект в 1880 году, но только в 1950-х производители начали использовать пьезоэлектрический эффект в промышленных датчиках. С тех пор этот принцип измерения используется все шире и превратился в зрелую технологию с превосходной внутренней надежностью.

Они успешно используются в различных приложениях, таких как медицинские , аэрокосмические , ядерные приборы, а также в качестве датчика наклона в бытовой электронике или датчика давления в сенсорных панелях мобильных телефонов. В автомобильной промышленности пьезоэлектрические элементы используются для контроля процесса сгорания при разработке двигателей внутреннего сгорания . Датчики либо устанавливаются непосредственно в дополнительные отверстия в головке блока цилиндров, либо свеча зажигания / накаливания оснащается встроенным миниатюрным пьезоэлектрическим датчиком.

Развитие пьезоэлектрической технологии напрямую связано с рядом присущих ей преимуществ. Высокий модуль упругости многих пьезоэлектрических материалов сравним с модулем упругости многих металлов и достигает 10 6 Н / м² . Несмотря на то, что пьезоэлектрические датчики представляют собой электромеханические системы, которые реагируют на сжатие , чувствительные элементы показывают почти нулевой прогиб. Это обеспечивает прочность пьезоэлектрических датчиков, чрезвычайно высокую собственную частоту и отличную линейность в широком диапазоне амплитуд . Кроме того, пьезоэлектрическая технология нечувствительна к электромагнитным полям и излучению , что позволяет проводить измерения в суровых условиях. Некоторые материалы , используемые (особенно галлий фосфат или турмалин ) очень стабильны при высоких температурах, что позволяют датчики , чтобы иметь рабочий диапазон вплоть до 1000 ° C . Турмалин показывает пироэлектричество в дополнение к пьезоэлектрическому эффекту; это способность генерировать электрический сигнал при изменении температуры кристалла. Этот эффект также характерен для пьезокерамических материалов. Gautschi в Piezoelectric Sensorics (2002) предлагает эту сравнительную таблицу характеристик материалов пьезосенсоров по сравнению с другими типами:

Принцип	Чувствительность к деформации [В / µε]	Порог	Отношение диапазона к пороговому значению
Пьезоэлектрический	5.0	0,00001	100 000 000
Пьезорезистивный	0,0001	0,0001	2 500 000
Индуктивный	0,001	0,0005	2 000 000
Емкостный	0,005	0,0001	750 000
Резистивный	0,000005	0,01	50 000

Одним из недостатков пьезоэлектрических датчиков является то, что их нельзя использовать для действительно статических измерений. Статическая сила приводит к возникновению фиксированного заряда на пьезоэлектрическом материале. В обычной считывающей электронике несовершенные изоляционные материалы и снижение внутреннего сопротивления датчика вызывают постоянную потерю электронов и приводят к уменьшению сигнала. Повышенные температуры вызывают дополнительное падение внутреннего сопротивления и чувствительности. Основное влияние на пьезоэлектрический эффект заключается в том, что с увеличением давления и температуры чувствительность снижается из-за образования двойников . В то время как кварцевые датчики необходимо охлаждать во время измерений при температурах выше 300 ° C , особые типы кристаллов, такие как фосфат галлия GaPO4, не демонстрируют образования двойников вплоть до точки плавления самого материала.

Однако неверно, что пьезоэлектрические датчики могут использоваться только для очень быстрых процессов или в условиях окружающей среды. В самом деле, многочисленные пьезоэлектрические приложения производят квазистатических измерений, а также другие приложения работают при температурах выше , чем 500 ° C .

Пьезоэлектрические датчики также могут использоваться для определения ароматов в воздухе путем одновременного измерения резонанса и емкости. Электроника с компьютерным управлением значительно расширяет диапазон потенциальных применений пьезоэлектрических датчиков.

Пьезоэлектрические датчики также встречаются в природе. Коллаген в кости пьезоэлектрический, и некоторые считают, что он действует как датчик биологической силы.

Конструкция датчика

Металлические диски с пьезоэлементом, используемые в зуммерах или в качестве контактных микрофонов.

На основе пьезоэлектрической технологии можно измерить различные физические величины, наиболее распространенными из которых являются давление и ускорение. Для датчиков давления используется тонкая мембрана и массивное основание, гарантирующие, что приложенное давление специфически нагружает элементы в одном направлении. Для акселерометров , A сейсмическая масса прикрепляются к кристаллическим элементам. Когда акселерометр испытывает движение, инвариантная сейсмическая масса нагружает элементы в соответствии со вторым законом движения Ньютона .
F знак равно м а {\ displaystyle F = ma}

Основное различие в принципе работы между этими двумя случаями заключается в способе приложения силы к чувствительным элементам. В датчике давления тонкая мембрана передает силу элементам, в то время как в акселерометрах силы прикладывает прикрепленная сейсмическая масса. Датчики часто чувствительны к нескольким физическим величинам. Датчики давления показывают ложный сигнал при воздействии вибрации. Поэтому в сложных датчиках давления в дополнение к чувствительным элементам давления используются элементы компенсации ускорения. Путем тщательного согласования этих элементов сигнал ускорения (выпущенный компенсационным элементом) вычитается из объединенного сигнала давления и ускорения для получения истинной информации о давлении.

Датчики вибрации также могут собирать энергию, потерянную в противном случае из-за механических вибраций. Это достигается за счет использования пьезоэлектрических материалов для преобразования механической деформации в полезную электрическую энергию.

Пьезоэлектрический виброметр

Как ясно из названия, в основу работы данного типа приборов
положен пьезоэффект — явление возникновения разности потенциалов на
пьезокристалле при его механической деформации. Внутри корпуса виброметра
содержится инертное тело, подвешенное на упругих элементах, содержащих
пьезоэлектрический материал (Рисунок
3). Если корпус прибора прикреплён к вибрирующей поверхности, упругие элементы зарегистрируют колебания
инертного тела, которое не прикреплено непосредственно к корпусу, а потому
стремится сохранять своё первоначальное
положение. В целом, в данной конфигурации пьезоэлектрический виброметр есть не
что иное, как акселерометр, и часто довольно сложно провести границу между
этими видами чувствительных устройств.

Рисунок 3. Схема пьезоэлектрического виброметра.

Электрический сигнал с пьезокристалла, как
правило, подаётся на аналогово-цифровой преобразователь, и его обработка
осуществляется в цифровом виде. В целом, как и в случае с оптическим
виброметром, основным назначением приёмного чувствительного блока является
преобразование вибрации в электрический сигнал, а характер его дальнейшей
обработки определяется параметрами цифровой электронной схемы.

Основным
недостатком этого класса приборов является необходимость соприкосновения
чувствительной части с измеряемым объектом, что не всегда уместно в условиях
производства. Кроме того, пьезоэлектрические приборы имеют, как правило, более
узкий диапазон воспринимаемых частот, поскольку имеют механический тракт передачи
вибрации, где максимальная частота определяется инертностью компонентов.

К
достоинствам пьезоэлектрических виброметров можно отнести их относительно
невысокую стоимость, а также относительно простое устройство, что обеспечивает
надёжность и устойчивость к внешним воздействиям.

Датчики вибрации Ардуино (их еще иногда называют датчиками сигнализации) применимы для выявления внешних воздействия вибрационного характера и широко используются в противоугонных автомобильных системах, различных охранных сигнализациях, позволяют детектировать вибрации при начинающемся землетрясении. В этой статье мы рассмотрим строение датчика и схему подключения к платам Arduino.

Основной элемент датчика – металлическая пружина гибкой структуры, расположенная во внутренней части трубки из пластика. При наличии каких-либо воздействий на нее она начинает колебаться. Усиление сигнала происходит за счет его подачи сначала на операционный усилитель, а потом на выход аналогового типа. Важным элементом датчика вибрации является потенциометр, который регулирует чувствительность прибора, и позволяет устанавливать необходимый порог срабатывания.

Датчик вибрации имеет три выхода:

• Земля;
• Питание;
• Выход аналогового сигнала А0.

Находящийся на плате потенциометр позволяет настроить его чувствительность. Он представляет собой переменный резистор c сопротивлением регулируемого типа. На плате датчика также присутствуют светодиоды, которые сигнализируют о наличии питания. Кроме того, некоторые разновидности оснащаются цифровым выводом D0, который выдает логический ноль при достижении порогового значения уровня вибрации.

В состоянии покоя модуль находится в разомкнутом состоянии, и протекания тока по нему нет. При наличии внешних вибрационных воздействий за счет раскачивания пружины происходит кратковременное замыкание контактов. В результате происходит сработка датчика, и на выходе появляется логический 0.

Срабатывание датчика происходит в независимости от его пространственного расположения.

Технические параметры датчиков вибрации для Ардуино (могут отличаться в зависимости от модели устройства):

• Питающее напряжение от 3 до 5 В;
• Ток потребления 4-5мА;
• С наличием или отсутствием цифрового выхода;
• С наличием или отсутствием регулировки чувствительности.

Датчики могут отличаться по весу и габаритам, но обязательно содержат монтажное отверстие для крепления к плате.

Как выбрать?

К выбору тепловых извещателей следует подходить крайне скрупулёзно

Эти устройства имеют равное значение по важности с датчиками дыма. Для установки пожарной сигнализации потребуется пригласить мастеров, так как самостоятельно произвести монтаж очень сложно

Установка сигнализации и всей периферии проводится на основании схем, которые отличаются по типам устройств.

Взрывозащищённые тепловые извещатели обладают металлическим корпусом. Такие модификации используются в промышленных зонах. В случае установки пожарной сигнализации на территориях складских помещений, следует применять модели с термокабелем, который соединяет точечные извещатели в одну цепь.

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

Виброметр измеряет и оценивает вибрацию агрегатов с вращающимися частями. Это — двигатели, насосы, вентиляторы, генераторы. Вибрация таких агрегатов повторяется с каждым оборотом вала.

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – , так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется . Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным . Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях». Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000 .

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс . Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

ViPen – виброметр-ручка с оценкой состояния подшипников и температурой
Виброметр-К1 – простой виброметр. Предназначен для проведения измерения вибрации
в размерности СКЗ виброскорости (мм/с) в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц
ДПК-Вибро – компактный виброметр. Кроме вибрации, умеет оценивать состояние подшипников качения, показывать сигналы и спектры и даже хранить их и передавать в компьютер (правда, всего несколько штук)
– малогабаритный виброметр для контроля уровня вибрации с возможностью анализа сигналов и спектров. Уже устаревший, но всё ещё популярный прибор. Имеет встроенный в внешний датчик

Конструкция адресно-аналогового извещателя

Принцип работы адресно-аналогового извещателя не отличается от принципа работы точечного прибора. Отличия заключаются только в плате электроники и обработке сигнала. Внешне дымовые извещатели разных типов так же очень похожи. Датчик представляет собой круглый корпус из термоустойчивого пластика, имеющий полусферическую форму.

Конструктивно корпус состоит из двух частей:

• Основание
• Рабочая часть

Основание жёстко фиксируется на потолке с помощью дюбелей и саморезов. На основании установлена контактная колодка, куда под винты подключаются проводные линии шлейфа пожарной сигнализации. Для того чтобы шлейф идущий от приёмно-контрольного прибора заходил на электронную схему, на основании имеются упругие контакты. Если, с лёгким нажимом, установить рабочую часть на основание и повернуть её по часовой стрелке, то она окажется жёстко зафиксирована специальным замком, а контакты основания соединятся с контактами рабочей части. Снимается датчик поворотом его влево. Такая конструкция позволяет без проблем забирать датчики на профилактику для очистки от пыли оптических систем или менять устройство на исправное, в случае его повреждения.

Рабочая часть датчика

Рабочая часть адресно-аналогового извещателя состоит из следующих частей:

• Оптическая система (дымовая камера)
• Микроконтроллер с энергонезависимой памятью

По аналогии с точечным датчиком, оптическая система включает в себя светодиод и фотодиод. Они расположены под небольшим углом друг к другу внутри дымовой камеры. Полупроводниковый фотоприёмник представляет собой аналоговый прибор. При изменении уровня освещения его сопротивление плавно изменяется в достаточно больших пределах. Принцип работы оптоэлектронной пары, состоящей из светоизлучающего диода и фотоприёмника, основан на отражении света от мельчайших частиц продуктов горения, которые попадают внутрь дымовой камеры. Адресно-аналоговый пожарный оптико-электронный извещатель, в режиме реального времени, передаёт на приёмно-контрольный прибор значение оптической плотности среды. Поскольку фотодиод очень чувствителен, то даже минимальная концентрация дыма в оптической системе вызовет изменение сопротивления, которое будет зафиксировано микроконтроллером.

Камера выполнена из чёрной пластмассы с минимальной отражающей способностью. Конструкция корпуса обеспечивает свободное проникновение воздушного потока внутрь дымовой камеры, но полностью блокирует попадание света. Для этого отверстия в корпусе извещателя закрыты мелкоячеистой сеткой. Она так же предотвращает попадание мелких насекомых внутрь оптической системы.

Корпус

Корпус адресно-аналогового датчика имеет горизонтальный дымозаход, который имеет некоторые конструктивные особенности:

• Выступающая часть корпуса не допускает обтекания воздушным потоком снизу
• Вертикальные стойки крепления исключают горизонтальное обтекание корпуса
• Элементы корпуса играют роль воронки направляющей поток в камеру

Такая конструкция обеспечивает обязательное попадание воздуха в дымовую камеру даже при малом движении воздуха. Для того чтобы снизить негативное влияние электромагнитных помех, дымовая камера и плата электроники надёжно экранированы. Внутри оптической системы, по периметру дымовой камеры находятся вертикальные пластинки. Попадающий внутрь посторонний свет многократно преломляется и не доходит до фотоприёмника. В процессе работы пожарного дымового извещателя в неблагоприятных условиях, на внутренних элементах дымовой камеры может накапливаться пыль. Частицы пыли вызывают отражение светового потока излучаемого светодиодом и могут стать причиной ложных срабатываний. Поэтомупожарный дымовой извещатель ДИП нуждается в регулярном техническом обслуживании.

Контроллер

Микроконтроллер фиксирует малейшее изменение светового потока по изменению сопротивления фотодиода.

Чтобы снизить процент ложных срабатываний, приёмно-контрольный прибор работает с адресно-аналоговыми датчиками в интерактивном режиме. Так же возрастает частота сканирования извещателей, которые находятся в одном помещении со сработавшим датчиком. Благодаря адресной идентификации извещателей эта процедура позволяет с высокой точностью выявить очаг возгорания и подать тревожный сигнал.

Это интересно: Проточные пожарные извещатели: назначение, виды, устройство

Виды активных приборов

В основе действия современных активных (электронных) тепловых приборов также лежит использование чувствительного элемента, меняющего под воздействием температуры свои физические свойства. В роли такого элемента могут выступать легкоплавкие припои, биметаллические пластины, постоянный магнит, полупроводниковый терморезистор, термопара.

Признаками, по которым классифицируют тепловые извещатели, являются:

• тип возрастания температуры;
• тип зоны обнаружения;
• пороговая температура;
• инерционность;
• конструктивные особенности.

По сектору отслеживания различают точечные и линейные тепловые излучатели. Точечные тоже имеют свою классификацию делятся на максимальные, дифференциальные и максимально-дифференциальные.