Структурно-функціональний синтез систем діагностики конструкцій в експлуатації

Abstract

Розглянуто основи синтезу нового класу діагностичних систем – комплексних інтелектуальних систем моніторингу технічного стану конструкцій в експлуатації. За принципом побудови та функціонування такі системи відносяться до систем, що реалізують сучасну концепцію Structural Health Monitoring. Метою структурно-функціонального синтезу системи є формування мережі вимірювальних каналів та оптимізація структури системи для своєчасного безпомилкового визначення поточного технічного стану об’єкта контролю та прогнозування його майбутніх станів. Вибір та оптимізація структури визначаються поставленою діагностичною метою та апріорними даними про досліджувані фізичні процеси з урахуванням інформаційних аспектів процесів діагностування, які реалізуються в системі. Розглянуто й проаналізовано узагальнену функціональну блок-схему системи, узагальнену схему передавання інформації, розглянуто деякі типи датчиків первинної інформації, які можуть бути використані в системі. Як приклад, наведено функціональну схему системи моніторингу для попередження руйнування резервуарів з еколого-небезпечними речовинами, які знаходяться у важкодоступних місцях та під впливом динамічних і кліматичних навантажень.

Bases of synthesis of the new class of diagnostic systems – the complex smart systems of monitoring of a technical condition of construction at the operating are observed. According to the construction and operation principles such systems refer to systems, which realize the modern concept Structural Health Monitoring. The purposes of a structural functional synthesis of the system are formation of a network of measuring channels, optimization of structure of system for timely and correct determination of a current technical condition of the testing object, and prediction of its future conditions. Choice and optimization of structure of the system are defined by the formulated diagnostic aim, the previous data on the investigated physical processes taking into account the informational aspects of diagnostic processes, which are realized in the system. Monitoring system measuring channels contain the source of information sensing transducers, converters, amplifiers, filters, communication lines. Requirements are listed for choice and optimization of types and quantity of the monitoring system measuring channels. The generalized functional block diagram of the monitoring system and the generalized diagram of information transfer are observed and analyzed. Some types of sensing transducers of a source information are observed, which can be used in monitoring systems. These are sensing transducers of acoustical emission, sensing transducers of vibration and fiber-optical displacement sensors. The choice of types of the sensing transducers is defined by the following factors: sensitivity, accuracy, weight and dimensional characteristics, efficiency of the realized method of non- destructive testing, as well as specificity of the testing object. The functional diagram of the monitoring system are presented for the preventing of destruction of tanks with ecology-dangerous substances, which are located in hard-to-reach spots, and are under the influence of dynamic and climatic loadings.