Struktur-Schwingungsmessungen

Wenn es eine außergewöhnliche Quelle von Vibrationen gibt, wie z. B. eine nahegelegene Baustelle oder ungünstige Windbedingungen, ist es wichtig, Vibrationen in Strukturen wie Gebäuden und Brücken oder auf dem Boden zu messen. Der Grund dafür ist, zumindest sicherzustellen, dass die Vibrationen keine Beschwerden für Personen in der Nähe verursachen und, was noch wichtiger ist, die Struktur nicht beschädigen.

Obwohl jede Struktur bis zu einem gewissen Grad vibriert, sollten Grenzwerte überwacht werden, um die Integrität des beim Bau verwendeten Materials sowie das Wohlbefinden der Menschen zu gewährleisten. Angesichts dieser Sicherheits- und Komfortaspekte haben viele Länder Vorschriften und Normen, die diese Schwingungsgrenzwerte in verschiedenen Umgebungen definieren.

Strukturschwingung wird durch mechanische Teilchenschwingungen definiert. Diese werden in drei senkrechten Richtungen gemessen.

Strukturschwingungen werden in verschiedenen Umgebungen gemessen, wie z. B.:

Baustellen

Schwere Maschinenarbeiten auf Baustellen, insbesondere Aushub, Rammarbeiten, Vibrationsverdichtung, Abbruch und Bewegung von Kettenfahrzeugen, erzeugen Bodenschwingungen, die Gebäude in der Nachbarschaft beschädigen können. Auch Belästigungen von Personen während der Arbeitszeit und/oder nach Feierabend müssen möglicherweise reguliert werden.

Sprengungen

Minimieren Sie die Auswirkungen von Aktivitäten auf die umliegende Umwelt, die nahegelegenen Gemeinden und die Sicherheit der Arbeiter bei Sprengarbeiten in der Bergbauindustrie.

Schiene und Straße

Zu Stoßzeiten kann die Verfolgung von Gebäude- und Bodenschwingungen erforderlich sein, um den Komfort der Anwohner in der Nachbarschaft zu gewährleisten.

Tunnelbau

Die beim Bau von U-Bahn-Tunneln mit einer Tunnelbohrmaschine erzeugten Vibrationen haben erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt, insbesondere unter einer Stadt. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Gründungsarbeiten über dem Tunnel zu überwachen.

Brücken

Strukturelle Reaktionen auf extreme natürliche und von Menschen verursachte Ereignisse sowie ein zunehmendes Volumen an Nutzern und Fahrzeuggrößen können zu plötzlichen Schäden und dem Einsturz von Brückenstrukturen führen. Eine kontinuierliche oder periodische Bewertung des Zustands und der Leistung ist entscheidend, um Brückeneinstürze zu verhindern.

Schwingungsmonitore haben ein breites Spektrum an weiteren Anwendungen. Sie werden zum Schutz empfindlicher Strukturen eingesetzt, wie z. B.

• Krankenhäuser
• Kraftwerke
• Staudämme
• Rechenzentren
• Museen
• Historische Stätten

und in so unterschiedlichen Bereichen wie

• Abbruch
• Hergestellte Produkttests
• Bildung

Der 5GV ist ein hochmoderner MEMS-Schwingungs- und Neigungsmonitor, der außergewöhnliche Präzision in Kombination mit einem integrierten 4G-Gateway (optional Wi-Fi) bietet. Er eignet sich ideal für die Überwachung des strukturellen Zustands, den Schutz von Personen in Gebäuden und die Sicherung empfindlicher Geräte.

Der 5GV wurde im Hinblick auf Benutzerfreundlichkeit entwickelt, ist einfach zu konfigurieren, schnell zu installieren und kann vollständig ferngesteuert werden, wodurch der Bedarf an zeitaufwändigen Vor-Ort-Besuchen erheblich reduziert wird. Seine stromsparende Architektur sorgt zusammen mit flexiblen externen Stromversorgungsoptionen für minimale Wartungsanforderungen und einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.

Mit dem folgenden Kit:

5GV Drei-Achsen-Schwingungsmonitor

Optional:

5GV Stativmontageplatte (für temporäre Bodenmontage)

Während der Schwingung schwingen Teilchen innerhalb der Struktur. Für jede Achse wird die Geschwindigkeit (Velocity), mit der die Teilchen schwingen, aus der über die Zeit bewegten Strecke (Displacement) berechnet.

Partikelgeschwindigkeit (v), gemessen in mm/s oder in/s, ist definiert als

v = Δd / Δt

Δd → die Partikelverschiebung in Millimetern oder Zoll

Δt → die Zeit in Sekunden

PPV (Peak Particle Velocity)

Der PPV ist der grundlegendste Wert, der bei Schwingungsmessungen verwendet wird. Er gibt die größte Partikelgeschwindigkeit über einen Zeitraum pro Achse an.

PPV ist definiert als der maximale Absolutwert des ungewichteten Signals

PCPV (Peak Component Particle Velocity)

Der PCPV ist das Maximum der drei PPVs in jeder Achsenrichtung.

PCPV = max(PPVx, PPVy, PPVz)

PVS (Peak Vector Sum)

Der PVS ist die resultierende Geschwindigkeit, die durch gleichzeitige Berücksichtigung der PPVs in allen x-, y- und z-Richtungen berechnet wird.

PVS = √((PPVx)2 + (PPVy)2 + (PPVz)2)

In Worten wird dies mathematisch als die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der PPV-Komponenten beschrieben.

DF (Dominante Frequenzen)

Ein Schwingungssignal kann in einzelne Frequenzkomponenten zerlegt werden (unter Verwendung von Zero Crossing* oder Fast Fourier Transform-Methoden). Daraus können die dominanten Frequenzen (DF) wertvolle Informationen liefern, wie z. B. eine Änderung der natürlichen (Resonanz-)Frequenzen. Diese Frequenzen sind proportional zur Steifigkeit einer Struktur. Eine Veränderung, beispielsweise in einer Stahlkonstruktion, kann auf ernsthafte Korrosion hinweisen. Die Überwachung von Stahlbrücken sollte daher auf Verschiebungen der Frequenzwerte aufmerksam machen.

Ansicht eines Signals im Zeit- und Frequenzbereich

* Zero Crossing (ZC) ist die einfachste Methode zur Frequenzschätzung. Sie basiert auf dem Prinzip, dass eine Schwingung die x-Achse während jedes Zyklus zweimal kreuzt. Wir können einfach die Anzahl der Kreuzungen zählen, sie durch zwei teilen und erneut durch die Größe des Beobachtungsfensters teilen, wodurch wir die dominante Frequenz erhalten. Diese Methode funktioniert besser, wenn wir einige vollständige Zyklen haben. Je länger die Länge des Beobachtungsfensters ist, desto größer ist die Genauigkeit.