Vibrometria Senza Contatto di Edifici
Dimostrazione di misurazione remota e senza contatto delle vibrazioni di un edificio sotto eccitazione ambientale utilizzando il vibrometro laser Doppler multifascio Ommatidia Q2. A 25 m di distanza, 65 punti simultanei hanno consentito l’acquisizione affidabile di spettri ad alta sensibilità e forme d’onda di velocità
Panoramica dell'applicazione
L’Ommatidia Q2 è un vibrometro multifascio basato su Laser RADAR FMCW che acquisisce 65 punti simultanei disposti in linea. Per eccitazione casuale o ambientale, l’acquisizione parallela garantisce che tutti i punti vengano misurati contemporaneamente, evitando l’incoerenza di fase associata agli approcci a scansione. Specifiche rilevanti:
- Vibrometria simultanea a 65 punti; campionamento selezionabile fino a 40 kHz; intervallo di velocità ±15,5 mm/s.
- Accelerometro triassiale integrato: larghezza di banda 2.000 Hz, campionamento 4.000 Hz, rumore 22,5 µg/√Hz, che consente la discriminazione delle vibrazioni ambientali e dello strumento come traffico, vento e ventole interne.
- Fotocamera RGB Full-HD (1920×1080) con autofocus per allineamento e documentazione.
- Robustezza IP54 e compensazione atmosferica per pressione, temperatura e umidità.
- Connettività GigE, sincronizzazione GPS, I/O analogico, uscita digitale; controllo tramite Ommatidia Atelier; dati in HDF5.
- Microscanner di elevazione per campionamento verticale denso quando necessario e una modalità statica a lunga acquisizione per stabilità e risoluzione spettrale.
Configurazione del Test e Flusso di Lavoro
Obiettivo: camino del sistema geotermico, in cemento e cavo, circa 2 m × 1 m × 35 m.
- Distanza: circa 25 m; linea di misurazione orientata verticalmente lungo la facciata.
- Preparazione della superficie: non richiesta.
- Modalità: vibrometria statica a lunga acquisizione per serie temporali continue.
- Acquisizioni: tre esecuzioni di 300 s ciascuna sulla stessa linea verticale. Procedura: 1) Allineare la linea del fascio verticale a 65 punti utilizzando la fotocamera RGB e l’autofocus. 2) Configurare la vibrometria statica a lunga acquisizione per dare priorità alla stabilità temporale e alla risoluzione a bassa frequenza. 3) Registrare simultaneamente i dati di vibrometria Q2 e le serie temporali dell’accelerometro interno. 4) Post-elaborare gli spettri di frequenza per confrontare la risposta strutturale con le firme ambientali e dello strumento.
Come funziona
- La caratterizzazione dinamica degli edifici è impegnativa a causa di ampiezze molto basse e frequenze dominanti spesso inferiori a 10 Hz.
- L’eccitazione controllata è raramente pratica alla scala dell’asset, rendendo l’analisi dell’eccitazione ambientale una via preferita.
- Questa nota applicativa valuta il vibrometro laser Doppler multifascio Ommatidia Q2 per l’acquisizione remota e senza contatto di vibrazioni reali di edifici sotto eccitazione ambientale.
Vantaggi operativi
L’analisi spettrale ha rivelato picchi a 5 Hz, 10 Hz e 110 Hz presenti sia negli spettri del vibrometro che dell’accelerometro, indicando origini non strutturali. I picchi a 5 Hz e 10 Hz sono coerenti con eccitazioni trasmesse dal terreno provenienti dall’ambiente urbano. Un picco distinto a 1,7 Hz presente nei dati del vibrometro ma non rispecchiato dall’accelerometro è stato attribuito alla risposta strutturale del camino.
Punti chiave:
- L’eccitazione solo ambientale è sufficiente per identificare le modalità degli edifici a bassa frequenza.
- L’accelerometro integrato è fondamentale per la discriminazione della sorgente, isolando le dinamiche reali dell’edificio dalle vibrazioni ambientali e trasmesse dallo strumento.
- L’acquisizione parallela a 65 punti fornisce una visione spaziale istantanea e coerente in fase lungo la linea misurata.
Prove concrete
Selezione del sito: posizionare su terreno stabile con linea di vista libera e ridurre al minimo l’accoppiamento delle vibrazioni locali allo strumento utilizzando un treppiede rigido e cuscinetti di isolamento se necessario.
- Configurazione: utilizzare la modalità statica a lunga acquisizione per obiettivi a bassa frequenza inferiori a 10 Hz. Calibrare la frequenza di campionamento e la lunghezza della registrazione per ottenere la risoluzione spettrale desiderata.
- Validazione: confrontare gli spettri del vibrometro con l’accelerometro interno per rifiutare i picchi ambientali o dello strumento.
- Documentazione: utilizzare la fotocamera RGB per i record di allineamento e la ripetibilità. Archiviare i dati in HDF5 per flussi di lavoro tracciabili.
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