MEMS傳感器在橋梁健康監(jiān)測中的應用
發(fā)布時間:2015-03-03 瀏覽次數(shù):
中國是一個山河湖泊廣泛分布的國家,從古至今,我們就不斷建造和使用著大大小小數(shù)量眾多的各式橋梁,是名副其實的橋梁大國。尤其是現(xiàn)代,越來越多設計新穎、結構復雜的大橋不斷涌現(xiàn),為我們的日常出行帶來便利、為國家經濟的快速發(fā)展提供支撐。在長期使用過程中,橋梁的安全、使用壽命和其自身的健康監(jiān)測已成為一個重要的議題被人們提上了議事日程。
橋梁在建成后,由于受到氣候、腐蝕、氧化或老化等因素,以及長期在靜載和貨載的作用下易于受到損壞,相應地其強度和剛度會隨時間的增加而降低。這不僅會影響行車的安全,而且橋梁的使用壽命也會縮短。為了保證大橋的安全可靠與交通運輸?shù)臅惩ǎ訌妼蛄旱木S護管理工作就顯得極為重要。橋梁健康監(jiān)測與日常維護管理的目的在于保證結構的可靠性,包括橋梁結構的承載能力、運營狀態(tài)和耐久性能等,從而保障大橋的各項功能滿足預先設定的性能指標要求。如何實時、全面掌握橋梁的健康狀況,利用何種有效手段收集到特定信息,以便迅速加以評估,并作出相應的工程決策,實施保養(yǎng)、維修與加固工作,一直是橋梁管理和維護工作者最為關注的。
近年來傳感器技術和通訊技術的迅猛發(fā)展,將橋梁健康監(jiān)測推動到了實用階段。振動傳感器、位移計、應變計、光纖傳感器、磁感應傳感器等被大量安裝應用于監(jiān)測系統(tǒng)中。通過實時監(jiān)測和信號采集,管理人員能夠清楚地了解橋梁在運營狀態(tài)下的應力變化情況,通過數(shù)據(jù)分析和預警機制,可及時發(fā)現(xiàn)、處理拉索索力的變化,確保橋梁的結構安全,對故障的及時排除和避免重大事故的發(fā)生具有十分重要的意義。
為瞄準這一市場的良好發(fā)展前景,嘉興市納杰微電子技術有限公司開發(fā)了高動態(tài)范圍MEMS加速度傳感器(NJ-M-300X/A)系列產品。納杰微電子NJ-M-3001振動傳感器模塊內集成高性能、單分量電容式加速度傳感器和納杰自主專利算法。其動態(tài)范圍高達90dB。NJ-M-3003為三軸振動加速度計,可進一步形成多維監(jiān)測系統(tǒng)。此兩款產品目前已經成功應用于北京某拉索橋項目中,并贏得了用戶的一致好評。為迎合未來橋梁振動監(jiān)測對精度,動態(tài)范圍等指標更高的要求,納杰微電子NJ-M-300XA預計在2015年第二季度上市,并投放市場。NJ-M-300XA系列將采用納杰自主加速度計。其動態(tài)范圍將有望超過100dB。該系列產品采用標準12V供電電壓,485標準工業(yè)輸出接口,同時支持納杰Zigbee無線傳輸模塊,IP等級68,系統(tǒng)級的噪聲基底有望達到2-5μg/rtHz,分辨率達到20-100μg,頻響范圍DC-100Hz,并可根據(jù)用戶的需求進行定制。這些產品功能將極大地方便各種高可靠、高性能系統(tǒng)的快速集成??蓱糜谛崩鳂蛩髁y量、橋體振動情況監(jiān)測等大型建筑物振(震)動監(jiān)測領域。
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