MEMS gyorsulásmérő szenzorok alkalmazásának lehetőségei szerkezetek dinamikai vizsgálatában

Napjainkban egyre fontosabbá válik a nagyméretű, kulcsfontosságú építőmérnöki szerkezetek, elsősorban infrastruktúra létesítmények folyamatos, monitoring jellegű vizsgálata, ellenőrzése. E feladat gyakran sok elemből álló, kiterjedt szenzor és mérőrendszerek alkalmazását igényli. TDK dolgozatom célja, a nagy mennyiségben elérhető olcsó szenzorok felhasználhatóságának vizsgálata.

A bemutatott munka egy 2012-ben elkezdett nyári szakmai gyakorlat folytatása. The Hong Kong Polytechnic University-n végzett kutatásom során egy acél konzol dinamikai vizsgálatát végeztem el numerikus számítás és gyorsulásmérő műszerek segítségével.

Dolgozatomban két gyorsulásmérő szenzort hasonlítok össze azzal a céllal, hogy a jobb minőségű, kevésbé zajos, érzékenyebb és ezért drágább szenzort referenciaként felhasználva egy olcsó MEMS (mikro-elektromechanikai) eszköz alkalmazhatóságának határait megállapítsam. Az eredmények alapján eldönthető, hogy adott vizsgálati célokhoz mely műszerek használhatóak gazdaságosan.

A vizsgálatokat egy, az idealizált dinamikai rendszereket, pl. több szabadságfokú rezgő rendszert megközelítő elrendezések vizsgálatát lehetővé tevő, függőleges konzollal és kétféle gyorsulásmérő szenzorral végeztem a BME Hidak és Szerkezetek Tanszék Szerkezetvizsgáló Laboratóriumában. Az összeállított rezgő rendszert egy analitikus és kétféle numerikus modellel modelleztem.

A modellek helyességét a méréssel verifikáltam. A különböző számítások eredményeinek pontosságát összehasonlítottam egymással és a különböző frekvenciákra hangolt konzolon végzett mérések értékeivel. A mérések és a számítások közötti eltérés nagysága 3% volt. A kétféle szenzor által rögzített idősorok összevetése után, a rezgés spektruma került analízisre. Ezt követően a műszert a rezgő rendszer csomópontjaiban elhelyezve a mért és számított rezgés alakok hasonlóságát is igazoltam.

A kevésbé érzékeny gyorsulásmérő korlátait egy vele párhuzamosan működő, nagy pontosságú szenzor használatával összemértem, hogy az adott mérési körülmények között a szenzor alkalmazhatóságára javaslatot tegyek. A rezgés amplitúdójának méréséhez egy interferométert használtam, amit az Általános és Felsőgeodéziai Tanszék biztosított a számomra.

Irodalom:

1. Young W. Kwon, Hyochoong Bang: The Finite Element Method using Matlab, CRC Press LLC United States of America, 1997.

2. Anil K. Chopra, University of California at Berkeley: Dynamics of Structures Theory and Applications to Earthquake Engineering, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1995

3. Balogh László, dr. Kollár István, Dr. Péceli Gábor, dr. Németh József, Dr. Sujbert László: Digitális jelfeldolgozás, Műegyetemi Kiadó, Budapest, MIT-VIMM4084-01, 2008

szerző

• 
  Németh Balázs
  építőmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Jakab Gábor
  adjunktus, Hidak és Szerkezetek Tanszék

helyezés