Influence of cable length on the vibrating wire sensors dynamic measurements

• Autorzy: Cieplok G. , Karwowski W. , Bednarski Ł.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2018-0063

Warianty tytułu

PL

Wpływ długości kabli na dynamiczne pomiary czujnikami strunowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The hereby paper discusses the influence of cable length on the SHM systems with the use of vibrating wire dynamic measurements. Vibrating wire sensors are mainly used for measuring stable or slowly changing strains, e.g. system installed on Rędziński Bridge in Wroclaw. From some time applications of these sensors for measuring dynamic deformations are becoming popular. Such tests were conducted on STS Fryderyk Chopin. New solutions generate new problems. In this case: the operational stability of systems exciting wire vibrations. The structure of such sensors and the electric cables length has an essential influence on their operations, what is undertaken in the paper. The subject of investigations constitutes the measuring system based on self-exciting impulse exciter, for which impedance parameters of electric cables and of the vibrating wire sensor were the most essential. The mathematical model of the system, experimental verification of the model as well as the results of theoretical analyses at the application of electric cables of various lengths are presented in the paper.

PL

Artykuł porusza temat wpływu długości kabli na możliwość budowy systemów monitorowania konstrukcji z wykorzystaniem dynamicznych pomiarów strunowych. Rozważania przeprowadzono na przykładzie polskiego urządzenia pomiarowego przeznaczonego do dynamicznych pomiarów strunowych. Czujniki strunowe są szeroko stosowanym narzędziem w pomiarach i monitorowaniu konstrukcji. Znalazły zastosowanie w kontroli stanu technicznego mostów, tam, tuneli, stadionów. Swoją popularność zawdzięczają prostej budowie, pełnej odporności na warunki środowiskowe oraz bardzo długiej stabilności czasowej wynoszącej, wg badań Norweskiego Instytutu Geotechnicznego, ponad 30 lat. Ponieważ informacja o mierzonej wielkości jest przenoszona przez zmiany napięcia (częstotliwość) to czujniki strunowe mogą pracować z kablami o długościach dochodzących do 12 km, co pozwala na umieszczanie czujników w dowolnych miejscach konstrukcji, często niedostępnych i podłączanie ich do urządzeń elektronicznych znajdujących się w łatwo dostępnym do serwisowania miejscu.

Słowa kluczowe

EN

vibrating wire sensor; structural health monitoring; tall ship mast; bridge; transient state; cable connection; self-oscillation

PL

czujnik strunowy; monitoring techniczny; maszt żaglowca; most; stan przejściowy; połączenie kablowe; drgania samowzbudne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 64, nr 4/II
• Strony: 65--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Cieplok G.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Karwowski W.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Bednarski Ł.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. W. Barcik, R. Sieńko, J. Biliszczuk, "System monitorowania konstrukcji mostu Rędzińskiego we Wrocławiu", Wrocław: Wrocławskie Dni Mostowe, 2011.
• 2. E Di Biagio, "A case study of vibrating-wire sensors that have vibrated continuously for 27 years". In Proc. of the 6th International Symposium on Field Measurements in Geomechanics, pages 445-458, 2003.
• 3. J. Biliszczuk, W. Barcik, J. Onysyk et al., "Rędziński Bridge in Wrocław – the largest concretecable-stayed bridge in Poland", Structural Engineering International 24 (2), May 2014, pp. 285-292.
• 4. G. Cieplok, "A wire transducer in a system with a van der pol oscillator and velocity feedback", Nonlinear Analysis: Modelling and Control, 22,(4):459 - 472, 2017.
• 5. G. Cieplok, "Self-exciting wire transducer for time-varying strain measurements", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 140(11), 2018.
• 6. G. Cieplok, Ł. Kopij, "The application of self-oscillation in wire gauges", Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 55(1):29-39, 2017.
• 7. L. Fedorowicz, M. Kadela, "Model calibration of line construction - subsoil assisted by experimental research", AGH Journal of Mining and Geoengineering, Vol. 36, no. 1:155-164, 2012.
• 8. L.E. Jacobsen, S.S. Cornelsen, "System and method for measuring the frequency of a vibrating object", March 18 2014. US Patent 8,671,758.
• 9. L.E. Jacobsen, D.L. Israelsen, J.A. Swenson, "Vibrating wire sensor using spectral analysis", August 24 2010. US Patent 7,779,690.
• 10. M. Kadela, Ł. Bednarski, "Wytyczne obserwacji ciągłej obiektów zlokalizowanych na terenach górniczych", Przegląd Górniczy, T. 70, nr 8:78-84, 2014.
• 11. W. Karwowski, Ł. Bednarski, M. Stoliński, "Monitoring mostów kolejowych", Warszawa/Jachranka, Seminarium IBDiM i PW Mosty Kolejowe, 2013.
• 12. W. Karwowski, M. Nazarczuk, K. Ulanowski et al, Engineering measurements on STS Fryderyk Chopin - Internal Report, STS Fryderyk Chopin Foundation Seminary Politechnika na Fali, 2017.
• 13. W. Karwowski, A. Piotrowski, I. Morawska, K. Kosiński, B. Krawczyk, A. Kuk, "Engineering measurements on STS Fryderyk Chopin - Internal Report", Warsaw University of Technology Seminary Politechnika na Fali, 2016.
• 14. M. Kulpa, T. Siwowski, "Analityczna ocena trwałości zmęczeniowej pomostu ortotropowego mostu im. Grota- Roweckiego w Warszawie", Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej 18/2014, Politechnika Poznańska, s. 59-71.
• 15. B. Parkasiewicz, M. Kadela, P. Bętkowski, R. Sieńko, Ł. Bednarski, "Application of structure monitoring systems to the assessment of the behaviour of bridges in mining areas", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 245(3):032018, 2017.
• 16. T. Siwowski, "Fatigue assessment of existing riveted truss bridges: case study", Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 63(1):125-133, 2015.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).