Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Задачи экспериментального исследования волновых полей в слоистых средах, составляющих дорожные конструкции, при натурных динамических воздействиях и средства их выполнения 15
1.1 Постановка задач экспериментального исследования 15
1.2 Обоснование основных требований к параметрам и характеристикам аппаратной части для натурных исследований 16
1.3 Общая характеристика мобильного виброизмерительного комплекса... 18
1.4 Техническое описание аналоговой части 22
1.5 Техническое описание цифровой части 23
Глава 2. Особенности методологии исследования волновых полей в слоистых средах, составляющих дорожные конструкции, при натурных динамических воздействиях 27
2.1 Системный анализ физической системы «дорожная одежда - грунт» при планировании натурного эксперимента 27
2.2. Особенности распространения волнового поля в дорожных одеждах и прилегающем грунтовом массиве 37
2.3. Точность измерения компонент волнового поля 38
2.4. Особенности конструкции и установки антенных устройств 40
2.5. Методика проведения натурного эксперимента 43
Глава 3. Обработка и анализ экспериментальных данных 44
3.1 Общие вопросы обработки, алгоритмы анализа экспериментальных данных 44
3.2 Обработка и анализ данных в частотной области с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье 49
Глава 4. Натурные экспериментальные исследования слоистых сред, составляющих дорожные конструкции 59
4.1 Характеристика места проведения исследований 59
4.2. Экспериментальные исследования влияния антенных конструкций на точность измерений ортогональных компонент волнового поля 60
4.3. Исследования системы «дорожная одежда - грунт» при ударном воздействии 73
4.4 Исследование системы «дорожная одежда - грунт при реальных динамических воздействиях 81
Глава 5. Инженерная теоретическая модель динамического взаимодействия дорожной конструкции и грунта 90
Заключение 102
Литература 104
- Обоснование основных требований к параметрам и характеристикам аппаратной части для натурных исследований
- Особенности распространения волнового поля в дорожных одеждах и прилегающем грунтовом массиве
- Обработка и анализ данных в частотной области с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье
- Экспериментальные исследования влияния антенных конструкций на точность измерений ортогональных компонент волнового поля
Введение к работе
Актуальность исследований
В условиях значительного увеличения интенсивности грузоперевозок, повышения грузоподъемности автотранспортных средств, скоростей движения особое значение имеет учет динамических явлений в слоистых средах, составляющих дорожные конструкции и их основания. Совершенствование методов расчета слоистой конструкции дорожных одежд с учетом динамичности нагружения невозможно без создания теоретических моделей системы «дорожная конструкция-грунт», изучения закономерностей деформирования системы в реальных условиях эксплуатации. При этом создание ^нрвых средств и методов неразрушающего контроля, диагностики и прогнозирования транспортно-эксплуатационного состояния автодорог имеют одно из первостепенных значений. Базой для решения этих задач являются последние достижения в области фундаментальных исследований механики деформируемого твердого тела, современные средства и методы экспериментальных исследований. Разработка научно обоснованных методов расчета дорожных одежд с учетом реальных динамических условий их эксплуатации - научное направление, активно разрабатываемое в Ростовском государственном строительном университете по ряду Госзаказов. В русле этого направления и выполнена данная работа.
Цель диссертационной работы
Впервые в практике изучения процессов динамического деформирования
слоистых сред дорожных конструкций и их оснований применить
экспериментально-аналитический метод, позволяющий изучать волновые поля,
формируемые в результате движения автотранспортных средств, влияющие на
эксплуатационно-технические показатели автодорог и открывающие новый путь
диагностирования их состояния. Для достижения этой цели были поставлены
следующие задачи: .
. ..;< ИЛЬНАЯ
1 'КИНОТЕКА
} С. Петербург и~л
на основе анализа аналитико-численных результатов, полученных при решении пространственных модельных задач системы «дорожная одежда - грунт», осуществить планирование экспериментальных исследований;
разработать аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий выполнение задач натурных экспериментальных исследований;
- разработать методики измерений волновых полей в исследуемой системе при
различных динамических воздействиях;
- провести цикл натурных исследований системы при различных
динамических воздействиях, адекватную обработку, интерпретацию и анализ
полученных экспериментальных данных;
- разработать инженерную модель исследуемой системы, используя синтез
моделей слоистой упругой среды и модели с сосредоточенными параметрами;
численно исследовать волновые поля на поверхности многослойной дорожной
конструкции, подстилающего грунтового массива во временной и частотных
областях;
- провести сравнительный анализ результатов численного и натурного
экспериментов реального участка автодороги.
Научная новизна Научную новизну составляют следующие результаты, полученные автором:
применен комплексный экспериментально-теоретический подход к исследованию процессов динамического деформирования слоистых сред дорожных конструкций и их оснований при воздействии движущихся нагрузок, заключающийся в разработке, изготовлении, испытании специализированного, нестандартного, компьютеризированного измерительного комплекса; проведении обширного экспериментального исследования реальных участков автодорог и математического моделирования одного из них с помощью комбинированной инженерной модели;
по результатам анализа экспериментальных данных получена новая информация по характеристикам распределения волнового поля и распространения
упругих волн в дорожных конструкциях и подстилающем грунтовом массиве, позволяющая провести:
а) оценку адекватности разработанных математических моделей
% динамического взаимодействия системы различных уровней сложности;
б) уточнение сложных математических моделей системы путем учета
реальных характеристик воздействия автотранспортных средств;
в) уточнение нормативной методики расчета при проектировании дорожных
одежд с учетом реальных динамических воздействий встречных потоков
автотранспортных средств.
Практическое значение диссертации определено:
- применением разработанного аппаратно-программного комплекса и методик его использования для диагностики и прогнозирования транспортно-эксплуатационного состояния автодорог;
многоцелевым использованием виброизмерительного комплекса в строительстве: измерение техногенных вибрационных полей и их влияние на искусственные строительные сооружения, анализ свободных колебаний дорожных конструкций, мостов, мостовых переходов, зданий и сооружений.
Результаты настоящей работы, выполненные автором, использованы при разработке НИР по государственным контрактам:
№ЮУ-11/528-1 «Разработка методологии прогнозирования транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог с учетом динамического пространственного воздействия транспортных средств»;
№065.14033-01Д «Совершенствование теоретических основ и методов * расчета динамических воздействий на дорожные конструкции»;
№ПО 12/264-1 «Экспериментальные исследования динамических воздействий транспорта на дорожные конструкции с разработкой мобильного информационно-измерительного комплекса»;
Апробация работы
Основные положения работы и практические результаты были доложены на семинарах кафедр: «Информационные системы в строительстве», «Автомобильные дороги» РГСУ; на семинаре ДортрансНИИ РГСУ, на VII Международной конференции «Современные проблемы механики сплошной среды», Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет, 2001 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Концепции современного развития автомобилестроения и эксплуатации транспортных средств», Новочеркасск, 2001 г.; на II Российско-Украинском симпозиуме «Новые информационные технологии в решении проблем производства, строительства, экологии», Пенза, 2002 г.; на Международной научно-практической конференции «Строительство-2002», Ростов-на-Дону, 2002 г.; на региональной научно-практической конференции «Проблемы строительства в сейсмоопасных регионах», Ростов-на-Дону, 2002 г., на VIII Международной конференции «Современные проблемы механики сплошной среды», Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет, 2002 г., на Всероссийской научно-технической конференции: Совершенствование методов проектирования дорог на основе исследования надёжности системы «Автомобиль- водитель- дорога-окружающая среда», Ростов-на-Дону, 2002 г.
Публикации
Основные результаты диссертационной работы отражены в 9 публикациях.
Структура и объём работы
Диссертация, общим объемом 167 страниц, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из ПО наименований и четырех приложений, включающих 89 иллюстраций.
Обоснование основных требований к параметрам и характеристикам аппаратной части для натурных исследований
На настоящий момент на рынке появился ряд сейсмостанций нового поколения, предназначенных в основном для производства сеисморазведочных работ методами преломленных и отраженных волн при инженерно-геологических изысканиях и микросейсморайонировании. Однако, обладая узкой специализацией, встроенным программным обеспечением для решения и визуализации частных задач, ограниченным диапазоном регистрируемых характеристик, они в полном объёме поставленных задач не могут быть использованы для проведения экспериментальных исследований волновых полей в системе «дорожная одежда - грунт». Кроме того, вопросы согласования датчика с разными типами поверхностей дорожных одежд и подстилающего грунтового массива, вопросы точности измерений характеристик волновых полей в предлагаемых аппаратно-программных комплексах вообще не рассматриваются, что ведет к значительным искажениям сигнала и возможности только качественно, с определенной вероятностью проводить анализ и интерпретацию результатов регистрации.
Для исследования как стационарных, так и нестационарных волновых процессов в системе «дорожная одежда - грунт» на заданных от точек приложения воздействий расстояниях необходимы приёмники-преобразователи в динамическом диапазоне входных сигналов до 120дб с частотным диапазоном от долей Герца до двух, трёх килогерц. Реализовать указанные параметры используя один тип датчика не представляется возможным. Поэтому были выбраны к разработке по заданным параметрам два типа датчиков, обеспечивающих перекрытие указанного диапазона частот - низкочастотный вибропреобразователь (НВП) и высокочастотный вибропреобразователь (ВВП) с разными уровнями чувствительности. Функциональный тип датчиков виброакселерометр (приёмник-вибропреобразователь на уровне виброускорений) выбран исходя из обеспечения требований максимальной чувствительности с одной стороны и непосредственного получения спектра силового воздействия с другой стороны. С целью экономии средств была выбрана трёхканальная схема регистрации в низкочастотной области спектра воздействия и одноканальная в высокочастотной. Трёхканальная схема необходима для возможности одновременной регистрации трёх компонент волнового поля в отсчётной точке (место установки антенного устройства с закреплёнными датчиками) относительно направления дорожного полотна.
Выбор основных параметров и характеристик виброакселерометров, антенных устройств, виброизмерительного прибора и комплекса в целом определяются целым рядом взаимосвязанных факторов и компромиссов, которые обусловлены особенностями распространения волновых полей в дорожных одеждах и прилегающем грунтовом массиве (изложены в разделе 2.2), точностью измерения компонент волнового поля (изложены в разделе 2.3), особенностями планирования и методикой проведения натурного эксперимента (изложены в разделах 2.1, 2.4). Мобильный виброизмерительный комплекс (МВиК) предназначен для приема, аналого-цифрового преобразования сигналов волновых полей системы «дорожная одежда — грунт» и синхронной передачи цифровых данных в реальном масштабе времени в портативный компьютер типа Notebook МВиК позволяет производить с высокой точностью замеры реальных волновых полей системы «дорожная одежда - грунт» в динамическом диапазоне начиная от уровней собственных колебаний элементов дорожных конструкций и подстилающего грунта, до уровней отклика системы при проезде автотранспортного средства в непосредственной близости от виброизмерительных преобразователей (ВИП). Комплекс разработан и изготовлен по модульному принципу, легко размещается и транспортируется в легковом автомобиле, быстро разворачивается и обеспечивает надежную работоспособность в широком диапазоне климатических воздействий. Испытывался в полевых условиях с автономным питанием на ПК типа Notebook и с питанием от системы «автоаккумулятор-преобразователь» =12В - 220В,50Гц при работе на совместимый IBM ПК типа Pentium. Время непрерывной работы комплекса во втором варианте практически неограниченно, в первом варианте ограничивается ёмкостью аккумулятора Notebook и виброизмерительного прибора ИВ-1 и составляет в данной комплектации ориентировочно около 2х часов.
Особенности распространения волнового поля в дорожных одеждах и прилегающем грунтовом массиве
Опыт исследований в сейсмической разведке основан на регистрации продольных волн. Это связано с тем фактом, что форма колебаний в продольных волнах сравнительно мало изменяется при их распространении и, следовательно, скорость распространения этих волн в первом приближении можно считать только функцией координат точки (не учитываются различия между волновой и фазовой скоростями). Основными особенностями скоростей распространения продольных волн в толщах осадочных пород с которыми чаще всего приходится встречаться в сейсморазведке, являются, прежде всего увеличение её с глубиной (как правило). Величина скорости зависит от давления вышележащей толщи, от геологического возраста слоев и литологического состава. Вторая особенность - величина скорости изменяется с глубиной не монотонно. Это связано со слоистым характером геологической среды. Чередование слоев с большими и с меньшими скоростями - чрезвычайно распространенное, общее свойство осадочных толщ. Третья особенность - изменчивость скоростей вдоль поверхностей напластования играет заметную роль (как правило, подчиненную к двум первым особенностям) [2],[68]. Из выводов, полученных по результатам экспериментальных исследований в различных районах, следует значительная анизотропия скоростей в тонких слоях (существование её в мощных толщах осадочных образований менее заметно), а так же тот факт, что дисперсия продольных волн в пределах узкой полосы частот 1-10 Гц использованной сейсморазведочной аппаратуры, практически невелика. Указанные характерные особенности скоростей распространения сейсмических волн в геологических средах, а также связанные с ними принципы и подходы к проведению натурных исследований, к обработке полученных данных, применимы с достаточно большой осторожностью к аналогичным исследованиям системы «дорожная одежда - грунт» (в большей степени они применимы к исследованиям волновых полей подстилающих грунтов). Это связано прежде всего с тем, что в местах контакта колес с дорожным полотном генерируется волновое поле объемных продольных и поперечных волн, а также комбинация плоских неоднородных (продольных и сдвиговых) волн специального типа представляющая собой поверхностную волну Релеевского типа. Измерения производятся на поверхности дорожной одежды, поверхности обочины дорожного полотна, прилегающего грунтового массива, на расстояниях от датчика до источника генерации волнового поля от нескольких сантиметров до ориентировочно 15-20м (в зависимости от поставленной задачи). На этих расстояниях, несмотря на существенную диссипативность исследуемой системы большое значение имеют отраженные и преломленные волны, а также наличие сразу нескольких источников генерации (многоосное автотранспортное средство). В точке отсчета имеет место принцип суперпозиции всех частотных составляющих. Другим отличительным фактором (относительно используемых в сейсморазведке) характеристик сигналов является широкий спектр исследуемых сигналов. Кроме этого, на исследуемых расстояниях от точки приложения воздействия, волновые поля сферические или близки к сферическим, а среда существенно анизотропная (в сейсморазведке волны близки к плоским, а среда к однородной).
Точность прибора ИВ-1 определяется не только количеством значащих цифр, которые выводятся на экран монитора управляющей программой. Эти результаты могут быть ошибочными, если не приняты некоторые меры метрологического характера. Одним из основных параметров прибора является разрядность аналого-цифрового преобразователя, который определяет степень разрешения при измерениях, т.е. ту наименьшую разницу между двумя соседними значениями, которую различает измерительный прибор. Двенадцатиразрядный АЦП способен формировать 2 =4096 различных значений кода выходного сигнала. Если, например, полная шкала входного аналогового сигнала составляет 5В, то прибор различает два уровня входного сигнала отличающиеся примерно на 1,2 мВ, что на порядок выше чувствительности хорошего стрелочного гальванометра класса 0,4 или большинства осциллографов. Простой расчет показывает, что входное напряжение 4В измеряется с точностью около 0,03%, а напряжение 20мВ с точностью около 6%. Здесь проявляется известное эмпирическое правило «последней трети шкалы», которое остается столь же актуальным и в цифровой технике.
При измерениях волнового поля необходимо априори знать порядок входного сигната. Определение требуемого значения коэффициента усиления (Ку) регулируемого усилителя каждого измерительного канала производится следующим образом: сначала производятся предварительные замеры уровня входного сигнала без записи сигнала с установленными значениями Ку =1. По цвету свечения - красный, зеленый или отсутствие свечения светодиода индикации уровня каждого канала, являющимся допусковым контролем уровня входного сигнала, (красный цвет - уровень входного сигнала превышает значение 0,9 порога АЦП, зеленый цвет -уровень входного сигнала находится в пределах 0,1-0,9, светодиод не горит -уровень входного сигнала ниже уровня 0,1 порога АЦП) выбирается оптимальный Ку из ряда 1,10,100. Кроме этого, можно программно установить дополнительно Ку операционного усилителя модуля Е-330 по каждому каналу в диапазоне значений 1,2,5, тем самым еще более расширить динамический диапазон входных сигналов. Однако при использовании программной установки Ку необходимо, как правило, предварительно записывать сигнал и после обработки по виду амплитудно-временной характеристики (АВХ) принимать решение об оптимальности установленного Ку. В общем случае Ку аналогового тракта, выбирается таким образом, чтобы максимальный уровень входного сигнала был близок к уровню верхнего порога АЦП. При превышении этого уровня происходит потеря части сигнала и его искажение, а с уменьшением уровня входных сигналов снижается точность измерения. Точность измерения компонент откликов волновых полей исследуемой системы при разных видах динамических нагружений определяется также конструкцией антенных устройств и методикой проведения эксперимента.
Обработка и анализ данных в частотной области с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье
Если спектр исходного сигнала не содержит частот выше С0мах— 2 7iFmaXs (такой спектр называют финитным), то по теореме В.Л.Котелышкова интервал дискретизации At следует выбирать не более 1/2 Fmax;,, т.е. частота дискретизации должна быть не менее чем в два раза выше максимальной частоты сигнала - так называемая частота Найквиста. Однако указанную F CKp можно принимать только при известной фазовой характеристике сигнала и определенном способе выбора точек отсчета [51] На практике фаза исходного сигнала неизвестна, а за Fmax принимают максимальную частоту, которую надо сохранить в спектре сигнала.
Следует обратить внимание на связь параметров сигнала и его спектра, на рис 3.11 дан модуль спектра Y(f) исходного сигнала X(t) Время регистрации исходного сигнала Т определяет дискретность линейчатого спектра, а интервал дискретности сигнала At определяет предельную частоту в спектре. В работе [43] показано, что при дискретизации непрерывной реализация длиной Т(сек), в последовательность N равноотстоящих выборочных значений не происходит существенных потерь информации, если выполняется условие: N 2BT, где В - ширина частотного спектра процесса в Гц, а максішальное разрешение по частоте, которое позволяет получить выборка определится: Af = l/T = l/NAt. Частотный спектр Y(f) временной функции сигнала X(t) в дискретном представлении стал периодической функцией с периодом равным частоте выборки, при этом спектральные составляющие с частотами, превышающими ГтсЩ) /2 повторяют в обратном порядке составляющие с более низкими частотами. Следующим, и наиболее ответственным этапом является задание времени анализируемой выборки, вырезаемой из исследуемой реализации. Эта операция эквивалентна умножению исследуемой реализации на прямоугольную временную весовую функцию. Перемножению функций во временной области, согласно теореме «свёртки» соответствует свёртка спектров этих сигналов в частотной области. Вследствие этого в результирующем спектре появляются составляющие от прямоугольного окна в виде Sinx/x, с нулевыми точками на частотах кратных 1/Т, где аргумент х пропорционален номеру спектральной гармоники. Это приводит к формированию боковых полос и эффекту утечки мощности - эффект Гиббса. Утечка мощности заметно проявляется для сигналов имеющих достаточно неравномерный спектр с высокоамплитудными и близкорасположенными спектральными составляющими. Ухудшение оценки спектральной характеристики (искажение спектра) такого сигнала проявляется в расширении спектральных выбросов, изменении их амплитуд и смещении их по частоте. Из-за потенциальной разрывности на соединяемых друг с другом концах обрабатываемой реализации происходит дополнительное ухудшение спектральной оценки. Это наиболее характерно для обработки стационарных сигналов и вырезок ограниченной длины из нестационарных сигналов. При наличии высоких уровней дискретного сигнала на концах анализируемой выборки искажение спектра будет наибольшим. Оптимальная весовая функция должна иметь нулевые значения на обоих концах вырезки и плавно нарастать к её середине. Основным средством ослабления эффекта Гиббса является с одной стороны увеличение длины анализируемой вырезки, повышающее разрешение по частоте, с другой стороны применение оконной обработки с использованием специальных оконных функций.
При работе с пакетом процедуры БПФ задается вид спектральной функции, которую необходимо получить в качестве результата: массив значений действительной части спектра, массив значений мнимой части спектра, амплитудный, фазовый спектры, относительные десятичные логарифмы амплитудного спектра, а также можно произвести обратное преобразование Фурье по массиву A(f) и получить оценку корреляционной функции сигнала и нормированную корреляционной функцию исходного сигнала. Кроме этого для уменьшения нежелательных эффектов дискретного преобразования Фурье, обусловленных конечностью выборки, по которой ведется расчет можно применить соответствующую весовую функцию. В качестве примера иа рис 3.12 приведены графики ряда применяемых весовых оконных функций.
Анализируемый размер выборки N выбирается с учётом длительности исходного сигнала или временной вырезки анализируемого участка из исходного сигнала. В соответствии с алгоритмом быстрого преобразования Фурье, количество отсчетов в выборке должно быть целой степенью числа 2, выбор производится из следующего размерного ряда: 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192. Если в исходном сигнале или анализируемой вырезке из исходного сигнала количество отсчетов (М) больше предельного размера выборки (8192 отсчета) возможно взятие нескольких одинаковых по размеру выборок и расчет выбранной спектральной функции по ним. При этом задаётся смещение L отсчетов между соседними выборками из размерного ряда, указанного выше.
Программный модуль процедуры фильтрации реаіизует цифровой фильтр Баттерворта. Порядок фильтра задается пользователем из следующего ряда значений:2,4,6,8,10. Процедура фильтрации обеспечивает обработку исходных сигналов в одноканальном и многоканальном режимах с выбором обрабатываемого участка из всей реализации исходного сигнала и выполнение функций низкочастотного, высокочастотного и полосового фильтров. Никаких ограничений на количество отсчетов в фильтруемом сигнале не накладывается, а частота дискретизации результирующего сигн&па равна частоте дискретизации исходного. В случае реализации полосового фильтра частота среза ВЧ фильтра должна быть меньше частоты среза фильтра НЧ, причем частота среза НЧ фильтра должна быть менее половины частоты дискретизации фильтруемого сигнала. В случае реализации высокочастотного фильтра необходимо задать значение «начального участка», при этом выбранное количество отсчетов в начале выходной реализации будет обращено в ноль. Эта опция существенно улучшает отображение небольшого полезного сигнала при ВЧ фильтрации исходного сигнала, состоящего из суммы сигналов большого уровня аддитивной низкочастотной помехи и небольшого полезного сигнала за счет подавления переходных процессов, возникающих в начале реализации в начальный период работы процедуры. Процедура фильтрации, как и перечисленные выше процедуры обработки, обеспечивает обработку исходных сигналов в одноканальном и многоканальном релсимах с выбором обрабатываемого участка из всей реализации исходного сигнала.
Экспериментальные исследования влияния антенных конструкций на точность измерений ортогональных компонент волнового поля
Применение разных типов антенных устройств не дает возможности проводить количественный сравнительный анализ результатов исследований разных конструкций дорожных одежд и подстилающего грунта. Это связано в основном с различием геометрических размеров АУ и как следствие с разным амплитудно-частотным согласованием с местом установки. Кроме этого, возникает вопрос об идентичности характеристик ЛУ при измерении как Зх координатным АУ, так и многоточечное однокоординатное измерение любой компоненты волнового поля в исследуемой системе. Ключевой проблемой является конструирование и разработка унифицированного АУ, обеспечивающего оптимальные и идентичные характеристики при проведении замеров по разным схемам расстановок датчиков на разных типах поверхностей дорожных одежд и подстилающего грунта. В результате ряда экспериментов автором была изготовлена такая конструкция АУ и апробирована соответствующая методика его установки. На фотографиях рис 4.14, рис 4.15 представлены Зх координатные АУ прямоугольной конструкции (одна из ранее использованных конструкций АУ) и вновь разработанное АУ круглой конструкции. Сравнительные исследования представленных конструкции АУ проведены при ударном воздействии, и выполнены с помощью ударной установки с нормированными характеристиками ударного воздействия. Схема проведения замеров представлена на рис 4.16. На указанные АУ устанавливались однотипные НВП Конструктивные особенности: прямоугольное антенное устройство выполнено методом сварки прямоугольных пластин стали толщиной 10мм, на каждой измерительной плоскости имеется место для крепления НВП. Размеры: длинная сторона -250 мм, короткая сторона - 200мм, толщина основания -10 мм, вес - 6 кг. Установка АУ производилась длиной стороной вдоль направления дороги. Соответственно датчики устанавливались: їй НВП на измерительную плоскость АУ секущую плоскость дорожного полотна вдоль направления дороги, то есть измерялась поперечная компонента волнового поля.
Для оценки нелинейности системы и влияния заглублённости АУ на одном из мест испытаний был забетонирован в грунт куб размером 300 300 300 мм с резьбовыми соединениями для жёсткого крепления прямоугольного АУ. Установка прямоугольного АУ на бетонное основание производилась посредством болтовых соединений, при установке на грунт в места резьбовых соединений вкручивались резьбовые конуса.
Антенное устройство круглой конструкции также выполнено методом сварки, при этом три ортогональные измерительные плоскости приварены к круглому основанию. Диаметр основания - 160мм, толщина 14мм., на другой стороне основания крестом приварена проводка диаметром 8 мм. Это необходимо для лучшего сцепления с грунтом или бетонным основанием через песчаїгую прокладку. Вес конструктива составляет 3,5кг. Рис 4.17. Ударная установка с нормированными характеристиками ударного воздействия
В качестве источника ударного воздействия разработана и изготовлена установка см. рис 4.17 с нормированными характеристиками ударного воздействия. Конструктивно она состоит из 2х частей: основания, устанавливаемого на дорожное покрытие через увлажненную песчаную прокладку и сбрасываемой с фиксированной высоты ударной части. Подъем и сброс ударной части осуществляется вручную. Её характеристики:
При этом в каждой серии было проведено по 3 замера (3 ударных воздействия). Для наглядности шкала времени на АВХ растянута в пределах 0,30-0,35 сек, по оси ординат даны относительные единицы, пропорциональные единице ускорения.
Алгоритм обработки Запись исходных данных производилась на частоте дискретизации 1кГц, время записи 7-10сек, в дальнейшем для обработки использовались вырезки из них длительностью примерно 2,1 сек. Обработка каждой вырезки включает в себя процедуры построения АВХ, поканального исключения постоянной составляющей, вычисления числовых характеристик АВХ, Мх, Dx, СКО,Мах, Min. по каждому каналу (компоненте волнового поля ).
Анализ амплитудно-частотных характеристик Вычисление амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) производилось выполнением процедуры БПФ для вырезки длительностью примерно 2,1 сек. (количество используемых отсчетов 2048) для всех компонент волнового поля.
