Система измерения линейного и углового перемещения ZETLAB

Система является мобильным аппаратно-программным комплексом, в состав которого входит

• Мобильный регистратор (цифровой акселерометр ZET 7152-N-VER.1, преобразователь интерфейсов ZET 7176, автономный регистратор ZET 7173, модуль синхронизации по сигналам GPS/ГЛОНАСС ZET 7175, аккумуляторные батареи в мобильном кейсе)
• Два выносных датчика линейного ускорения (цифровые акселерометры ZET 7152-N)
• Специализированное программное обеспечение, для обработки зарегистрированных параметров

Регистратор устанавливается непосредственно на объекте измерений и жёстко закрепляется. В зависимости от количества контролируемых параметров определяется расположение выносных датчиков. Датчики также жёстко закрепляются на объекте и подключаются к регистратору. Комбинации цифровых датчиков в составе системы позволяют определить параметры движения объектов мониторинга во всех шести степенях свободы.

Мобильный регистратор обеспечивает передачу данных от цифровых датчиков на ПК для дальнейшей обработки. Благодаря модулю синхронизации ZET 7175, входящего в состав мобильного регистратора, осуществляется привязка информации с цифровых датчиков к единому времени спутниковых навигационных систем GPS/ГЛОНАСС. Система также может работать в автономном режиме и записывать данные о параметрах реакции объекта на воздействие на flash накопитель до 32 Гб.

Обработка данных осуществляется с помощью ряда программ из состава программного обеспечения ZETLAB

• Формула
• Фильтрация
• Многоканальный самописец
• Гистограмма

Для получения требуемых значений необходимо произвести ряд настроек.

Поскольку, основным элементом системы является акселерометр, измеряющий линейное ускорение в 3-х взаимно перпендикулярных направлениях, необходимо пересчитать полученные значения в значения линейного и углового перемещения.

В первую очередь требуется определить проекции линейного ускорения акселерометров на измерительные оси - A_xx = (a_1x + a_2x + a_3x)/3 [м/с²], где

• A_xx — результирующее значение линейного ускорения объекта по оси X
• a_1x — проекция ускорения первого акселерометра на ось измерения
• a_2x — проекция ускорения второго акселерометра на ось измерения
• a_3x — проекция ускорения третьего акселерометра на ось измерения

A_yy = (a_1y + a_2y + a_3y)/3 [м/с²], где

• A_yy — результирующее значение линейного ускорения объекта по оси Y
• a_1y — проекция ускорения первого акселерометра на ось измерения
• a_2y — проекция ускорения второго акселерометра на ось измерения
• a_3y — проекция ускорения третьего акселерометра на ось измерения

A_zz = (a_1z + a_2z)/2 [м/с²], где

• A_zz — результирующее значение линейного ускорения объекта по оси Z
• a_1z — проекция ускорения первого акселерометра на ось измерения
• a_2z — проекция ускорения второго акселерометра на ось измерения

Рассчитать угловое ускорение помогут следующие формулы

A_xz = (a_3z — A_zz)/l₃ [рад/с²], где

• A_xz — результирующее значение углового ускорения объекта в плоскости XZ
• a_3z — проекция ускорения третьего акселерометра на ось измерения
• A_zz — результирующее значение линейного ускорения объекта по оси Z
• l₃ — расстояние от центра чувствительного элемента третьего акселерометра до оси вращения объекта

A_yz = (a_1z — a_2z)/2l₁ [рад/с²], где

• A_yz — результирующее значение углового ускорения объекта в плоскости YZ
• a_1z — проекция ускорения первого акселерометра на ось измерения
• a_2z — проекция ускорения второго акселерометра на ось измерения
• l₁ — расстояние от центра чувствительного элемента первого акселерометра до оси вращения объекта

A_xy = ((a_1x — A_xx)/l₁) — (a_2x — A_xx)/l₂) + (a_3y — A_yy)/l₃))× ⅓ [рад/с²], где

• A_xy — результирующее значение углового ускорения объекта в плоскости XY
• a_1x — проекция ускорения первого акселерометра на ось измерения
• a_2x — проекция ускорения второго акселерометра на ось измерения
• a_3y — проекция ускорения третьего акселерометра на ось измерения
• A_xx — результирующее значение линейного ускорения объекта по оси X
• A_yy — результирующее значение линейного ускорения объекта по оси Y
• l₁, l₂, l₃ — расстояние от центра чувствительного элемента первого, второго и третьего акселерометров соответственно до оси вращения объекта

Для определения линейного и углового перемещения объекта необходимо воспользоваться программой "Фильтрация сигналов"

• Настроить 6 измерительных каналов для каждого рассчитанного значения линейного и углового ускорения
• Установить значение двойного интегрирования для каждого канала
• Установить фильтр низких частот для каждого канала

Процесс регистрации значений осуществляется в программе "Многоканальный самописец", где пользователь имеет возможность задавать граничные значения, в случае превышения которых будут поступать соответствующие сообщения оператору.