Установка сейсмических датчиков в месте измерений

Сейсмоприёмник — индикатор колебаний среды, в которой он установлен. Сейсмоприёмник представляет собой виброчувствительный элемент с усилителем, расположенным в обычно герметичном корпусе. На виброчувствительный элемент передаются колебания корпуса сейсмоприемника. Поэтому, установку сейсмоприемника в месте измерений следует производить таким образом, чтобы передать колебания среды/конструкции на корпус датчика. Для согласования импедансов двух сред при прохождении акустических колебаний или сейсмических волн через границу раздела используют различные приёмы.

Сейсмоприёмники устанавливают на:

  • стальные конструкции — при диагностике и мониторинге металлических конструкций и мостов
  • бетонные конструкции — для измерений вибраций плотин, высотных сооружений и т.д.
  • трубопроводы металлические и не металлические — для анализа и мониторинга состояния трубопроводного транспорта
  • рунт — для измерения колебаний грунта в результате сейсмических и техногенных воздействий.

В каждом случае имеются особенности установки датчика.

Меньше всего трудностей возникает при установке сейсмоприемника на металл или бетон. Поскольку в этом случае плотность материала корпуса датчика и объекта, на котором он установлен, и скорость звука в них соизмеримы — нет отражения волны от границы раздела при контроле сравнительно высоких частот колебаний.

При установке датчиков в грунте от водонасыщенного до сухого песчаного требуется согласующее звено. В этом случае колебания передаются от среды на согласующее звено и от согласующего звена на корпус датчика. Без согласующего звена окружающая среда будет колебаться, а датчик «стоять на месте».

Установка сейсмоприемников на грунт
Установка сейсмоприемников на грунт

При установке сейсмоприёмников на грунт с использованием промежуточного звена — присоединенной массы, есть простые правила: чем меньше плотность грунта, тем больше должна быть площадь присоединенной колеблющейся массы, а габаритные размеры промежуточного звена должны быть многом еньше длины волны измеряемых колебаний.

Рекомендации по установке сейсмоприёмников на металлические фермы

Сейсмоприёмник непосредственно закрепляется на контролируемой конструкции с помощью болтов и гаек. Сигнальный кабель должен быть прочно (без возможности вибрации) закреплен на конструкции по всей длине без провисаний и натяжений. Для исключения климатических воздействий корпус сейсмоприёмника должен быть изолирован от воздействий окружающей среды (перепадов температуры, ветра, влаги), например, с помощью внешнего легкого корпуса, заполненного теплоизолирующим материалом.

Следует иметь в виду, что для каждой частоты — свои узлы и пучности колебаний. Поэтому для анализа поведения конструкции в целом при испытаниях требуется проводить одновременный анализ в нескольких точках.

Рекомендации по установке сейсмоприёмников на бетон

Для диагностики колебаний бетонных сооружений требуется проводить анализ на более низких частотах. Способы крепления те же, что и при установке сейсмоприёмников на металл, при возможности испытания болтов или методом приклейки с последующей тепло- и влагоизоляции битумом.

Для контроля сейсмического и техногенного воздействия на высотные здания требуется знать преимущетсвенное направление внешних воздействий:

  • ветер
  • АЭ волны от пролетающих самолетов
  • сейсмические волны от железнодорожного транспорта
  • а также направление наименьшей и наибольшей жесткости

Для этого требуется производить контроль в 3-х направлениях на различных высотах. Для измерений в трех осях одновременно удобно использовать трехкомпонентные датчики, например, ВС 1313.

Рекомендации по установке сейсмоприёмников на трубы

Для контроля целостности трубопроводного транспорта при сейсмических воздействиях датчики устанавливают непосредственно на трубе с помощью хомутов или приклейки эпоксидными компаундами и заливкой с изолирование и герметизацией. В составе мобильных течеискателей ZETCORR используются датчики ВС 121, которые имеют на основании прямоугольные магниты для быстрого и надежного крепления на трубу.

Рекомендации по установке сейсмоприёмников на грунт

При установке датчиков на грунт для контроля сейсмического состояния района требуется согласование импедансов двух сред. Эта задача решается установкой сейсмоприемника на плиту с последующей установкой на грунт (см рисунок выше). Также для установки сейсмоприемников на грунт используются ножки (штыри), которые прикрепляются к основанию датчика и винтами (на фланце датчика имеются крепежные отверстия).

Ножки для установки датчиков на грунт

Рекомендации по установке сейсмоприёмников в грунт

При установке сейсмоприемников в грунт выкапывается колодец, датчик закапывается в грунт, после чего грунт уплотняется. Глубина установки в грунт — до плотного грунта или до вечной мерзлоты.

Грунтовые воды

Грунтовые воды не являются помехой для сейсмоприемников, если они герметичны. Основное условие при установке в грунт — отсутствие течения в месте установки датчика.