Registre de camp i laboratori

El treball experimental darrere dels articles

Cada resultat comença amb maquinari que ha de sobreviure en una estructura real. Aquesta pàgina reuneix els instruments desenvolupats i patentats a la UPC, el seu calibratge davant d'equips de referència i les campanyes de monitoratge on s'han desplegat: ponts, passarel·les, estructures ferroviàries i edificis patrimonials d'Espanya, Alemanya i la Xina.

Dos instruments patentats

Sensors dissenyats per ser assequibles i fiables

LARA sensor board, 40 by 40 millimetres

LARA

LARA — Low-cost Adaptable Reliable Accelerometer/Angle-meter — és un dispositiu patentat de la UPC que funciona alhora com a acceleròmetre per a anàlisi modal i com a inclinòmetre per a monitoratge de girs. Combina diverses unitats MEMS en una placa de 40 × 40 mm per reduir el soroll, amb Arduino i Raspberry Pi encarregats de l'adquisició i la sincronització horària NTP entre sensors.

CORTEX corrosimeter system components

CORTEX

CORTEX és un corrosímetre IoT de baix cost patentat. Mesura la resistència elèctrica d'una sonda ER amb un ADC de 18 bits, compensant temperatura i humitat, per seguir a quina velocitat la corrosió consumeix l'acer i el formigó armat. Nodes autònoms transmeten lectures per 4G, LoRa o NB-IoT per a configuració remota i alarmes.

Especificació tècnica de LARA

TipusAcceleròmetre / inclinòmetre MEMS
Dimensions40 × 40 × 5 mm
Rang de mesura (acceleròmetre)± 2,0 g
Densitat de soroll51 µg/√Hz
Resolució31 µg
Resposta en freqüència0 – 61 Hz
Freqüència de mostreig333 Hz
Sensibilitat625 mV/g
Precisió (inclinòmetre)0,002° estàtic · 0,02° dinàmic
Temperatura d'operació−40 °C a +85 °C
Consum200 mA @ 5 V
ProteccióIP67 · Ethernet o USB

Calibratge

Validats davant d'instrumentació de referència

LARA prototype calibrated beside PCB reference accelerometers

Abans d'instrumentar cap estructura, cada dispositiu es calibra en taula vibrant davant d'acceleròmetres piezoelèctrics de referència (PCB 356B18 i PCB 393A03). La mateixa comparació es repeteix després en estructures reals davant de sistemes comercials com HI-INC, DEWE2 i IMI 607A61, amb freqüències pròpies que coincideixen al voltant de l'1 % i formes modals amb valors MAC superiors a 0,97.

0.002°Precisió de l'inclinòmetre en mode estàtic
51 µg/√HzDensitat de soroll de l'acceleròmetre
100 €Cost per canal, davant de ~738 € de l'adquisició comercial
15+Articles de revista i 2 tesis doctorals basats en aquests dispositius

Campanyes de camp

Desplegats en estructures en servei

LARA instal·lat en una biga metàl·lica durant una campanya d'assajos modals a Alemanya.
Assaig de formes modals · TU Darmstadt LARA instal·lat en una biga metàl·lica durant una campanya d'assajos modals a Alemanya.
La cadena completa d'adquisició — sensor MEMS, Arduino i Raspberry Pi — registrant in situ.
Adquisició en camp · Passarel·la del Polvorí, Barcelona La cadena completa d'adquisició — sensor MEMS, Arduino i Raspberry Pi — registrant in situ.
La passarel·la del Polvorí, on LARA va igualar un sistema comercial HI-INC en cinc modes.
Estructura monitorada · Barcelona La passarel·la del Polvorí, on LARA va igualar un sistema comercial HI-INC en cinc modes.
Pont d'accés ferroviari instrumentat per mesurar freqüències pròpies i esmorteïment.
Assajos dinàmics · Aeroport de Barcelona T1 Pont d'accés ferroviari instrumentat per mesurar freqüències pròpies i esmorteïment.
Camions de llast situats sobre el tauler durant una prova de càrrega controlada.
Prova de càrrega · Barcelona Camions de llast situats sobre el tauler durant una prova de càrrega controlada.
Pont històric de gelosia metàl·lica amb inclinòmetres LARA i corrosímetres CORTEX.
Instrumentació de ponts · Catalunya Pont històric de gelosia metàl·lica amb inclinòmetres LARA i corrosímetres CORTEX.
Disposició de sensors d'inclinació i vibració en un campanar històric, ajustada a la secció estructural.
Monitoratge de patrimoni · Tarragona Disposició de sensors d'inclinació i vibració en un campanar històric, ajustada a la secció estructural.
Sensor i bateria fixats a un mur de formigó per a monitoratge continu de girs.
Instal·lació de llarga durada Sensor i bateria fixats a un mur de formigó per a monitoratge continu de girs.
Node muntat en una biga de coberta per a registres d'inclinació de diversos mesos.
Nau industrial · Girs a llarg termini Node muntat en una biga de coberta per a registres d'inclinació de diversos mesos.
Biga de laboratori amb una xarxa densa d'acceleròmetres per contrastar les unitats de baix cost.
Validació de sensors · Laboratori Biga de laboratori amb una xarxa densa d'acceleròmetres per contrastar les unitats de baix cost.
Pont atirantat emprat en les campanyes drive-through fetes amb la Universitat de Tongji.
Monitoratge drive-through · Xangai Pont atirantat emprat en les campanyes drive-through fetes amb la Universitat de Tongji.
Formes modals mesurades davant del model numèric, amb valors MAC superiors a 0,97.
Resultat · Concordança de formes modals Formes modals mesurades davant del model numèric, amb valors MAC superiors a 0,97.

Contact

Monitorar una estructura de la qual és responsable?

Aquests sistemes estan disponibles per a col·laboració investigadora, desplegaments pilot i consultoria amb empreses i administracions públiques a Espanya i la UE.