Detección de desplazamientos y vibraciones en estructuras mediante sensores magnéticos

Abstract

Se ha desarrollado, analizado y construido un sensor magnético de alta precisión (SEPOMAP) que nos permite detectar los posibles corrimientos o vibraciones en elementos estructurales, aunque por supuesto puede ser aplicable a otros casos como vibraciones en máquinas, etc. El sensor que se ha construido después de los análisis y experimentaciones correspondientes, es del tipo magnético y dentro de estos, los del tipo inductivo. Se ha investigado lo realizado hasta la actualidad en este tipo de sensores que nos ha permitido conocer lo realizado hasta ahora y comprobar que el sensor realizado mejora en algunos aspectos lo ya realizado, como: · No hay contacto eléctrico entre la cabeza sensora y la electrónica de medida y registro que lleva asociada. · El núcleo sensor no varía con los cambios ambientales. · Al ser un núcleo móvil que se desliza dentro del solenoide sin rozamiento, la degradación mecánica es nula y el margen dinámico se puede ajustar a las necesidades concretas de aplicación sin mas que ajustar la longitud del solenoide y del correspondiente material magnético que forma el núcleo del mismo. · La medida del desplazamiento se realiza midiendo cambios en la frecuencia de respuesta del mismo, según la posición relativa del núcleo magnético respecto al solenoide, con lo cual la dependencia de la ganancia de la electrónica con la temperatura, afecta mínimamente a la respuesta del sensor. El sensor construido consta de: 1. Solenoide con un núcleo ferromagnético en su interior, habiéndose analizado, construido y experimentado con dos tipos de núcleos, ambos ferromagnéticos: a) Ferromagnético clásico cristalizado anisótropo: acero dulce. b) Ferromagnético amorfo isótropo, habiéndose tratado dicho material mediante "recocidos con pulsos de corriente" para eliminar las tensiones residuales propias del proceso de fabricación, para lo cual se ha desarrollado un montaje experimental que evita los posibles picos de intensidad. Ambos materiales se han caracterizado mediante los correspondientes ciclos de histéresis. 2. Circuito oscilador senoidal tipo Colpitts, donde se implementa el solenoide con su núcleo, alimentado por una tensión en continua, dándonos una respuesta en corriente alterna. Para el circuito del oscilador Colpitts se han tomado como elementos activos de ganancia el transistor bipolar y el amplificador operacional. El resultado ha sido mucho mejor usando el amplificador operacional que el transistor, pues con este último se introduce mucho ruido en la señal. Así pues, se ha diseñado el circuito impreso mediante diseño asistido por ordenador, obteniéndose dicho circuito para el caso del amplificador operacional. 3. Electrónica asociada al sensor, constando dicha electrónica de: a) Circuito amplificador. b) Circuito de acondicionamiento y salida de la señal. Analizado y construido el sensor se ha podido comprobar su aplicación al campo de las estructuras de edificación y concretamente aparte de otras posibles aplicaciones, se ha observado que permite detectar los corrimientos, así como las frecuencias propias de vibración de elementos estructurales.