Vibrometría de edificios sin contacto
Demostración de la medición remota y sin contacto de vibraciones de un edificio bajo excitación ambiental utilizando el vibrómetro láser Doppler multihaz Ommatidia Q2. A una distancia de 25 m, 65 puntos simultáneos permitieron una captura fiable del espectro y de la forma de onda de la velocidad con alta sensibilidad.
Resumen de la aplicación
El Ommatidia Q2 es un vibrómetro multihaz basado en RADAR láser FMCW que adquiere 65 puntos simultáneos dispuestos en línea. Para excitaciones aleatorias o ambientales, la adquisición paralela garantiza que todos los puntos se midan de forma concurrente, evitando la inconsistencia de fase asociada a los métodos de escaneo. Especificaciones relevantes:
- Vibrometría simultánea de 65 puntos; muestreo seleccionable hasta 40 kHz; rango de velocidad ±15,5 mm/s.
- Acelerómetro triaxial integrado: ancho de banda de 2.000 Hz, muestreo de 4.000 Hz, ruido de 22,5 µg/√Hz, lo que permite discriminar las vibraciones ambientales y del instrumento, como el tráfico, el viento y los ventiladores internos.
- Cámara RGB Full-HD (1920×1080) con enfoque automático para alineación y documentación.
- Protección IP54 y compensación atmosférica de presión, temperatura y humedad.
- Conectividad GigE, sincronización GPS, E/S analógicas, salida digital; control mediante Ommatidia Atelier; datos en HDF5.
- Microescáner de elevación para muestreo vertical denso cuando sea necesario, y un modo estático de larga adquisición para estabilidad y resolución espectral.
Configuración de la prueba y flujo de trabajo
Objetivo: Chimenea de sistema geotérmico, de hormigón y hueca, aproximadamente 2 m × 1 m × 35 m.
- Distancia: Aproximadamente 25 m; línea de medición orientada verticalmente a lo largo de la fachada.
- Preparación de la superficie: Ninguna.
- Modo: Vibrometría estática de larga adquisición para series temporales continuas.
- Adquisiciones: Tres series de 300 s cada una en la misma línea vertical. Procedimiento: 1) Alinear la línea de haz vertical de 65 puntos utilizando la cámara RGB y el enfoque automático. 2) Configurar la vibrometría estática de larga adquisición para priorizar la estabilidad temporal y la resolución de baja frecuencia. 3) Registrar simultáneamente los datos de vibrometría del Q2 y las series temporales del acelerómetro interno. 4) Procesar los espectros de frecuencia para comparar la respuesta estructural con las señales ambientales y del instrumento.
Cómo funciona
- La caracterización dinámica de edificios es compleja debido a las amplitudes muy bajas y a las frecuencias dominantes que suelen estar por debajo de los 10 Hz.
- La excitación controlada rara vez es práctica a escala de activos, lo que convierte al análisis de excitación ambiental en la vía preferida.
- Esta nota de aplicación evalúa el vibrómetro láser Doppler multihaz Ommatidia Q2 para la captura remota y sin contacto de vibraciones reales de edificios bajo excitación ambiental.
Ventajas operativas
El análisis espectral reveló picos a 5 Hz, 10 Hz y 110 Hz presentes tanto en los espectros del vibrómetro como del acelerómetro, lo que indica orígenes no estructurales. Los picos de 5 Hz y 10 Hz son coherentes con excitaciones transmitidas por el terreno procedentes del entorno urbano. Se atribuyó a la respuesta estructural de la chimenea un pico distintivo de 1,7 Hz presente en los datos del vibrómetro, pero no reflejado por el acelerómetro.
Conclusiones clave:
- La excitación exclusivamente ambiental es suficiente para identificar los modos de baja frecuencia de los edificios.
- El acelerómetro integrado es fundamental para la discriminación de fuentes, aislando la dinámica real del edificio de las vibraciones ambientales y las transmitidas por el instrumento.
- La captura paralela de 65 puntos proporciona una visión espacial instantánea y con coherencia de fase a lo largo de la línea medida.
Pruebas
Selección del emplazamiento: Posicionar sobre suelo estable con una línea de visión despejada y minimizar el acoplamiento de vibraciones locales al instrumento utilizando un trípode rígido y almohadillas de aislamiento según sea necesario.
- Configuración: Utilizar el modo estático de larga adquisición para objetivos de baja frecuencia por debajo de 10 Hz. Calibrar la frecuencia de muestreo y la longitud de registro para lograr la resolución espectral deseada.
- Validación: Comparar los espectros del vibrómetro con el acelerómetro interno para descartar picos ambientales o del instrumento.
- Documentación: Utilizar la cámara RGB para los registros de alineación y la repetibilidad. Almacenar los datos en HDF5 para flujos de trabajo trazables.
Evaluar el Q2 para la monitorización de la salud estructural
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