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微型结构传感器借鉴振动吉他弦的原理
来源:赛斯维传感器网 发表于 2023/2/9

去年在nord-troms县e6高速公路上受损的badderen桥。图片来源:挪威公共道路局的frode lyng hansen。


船舶、桥梁和风力涡轮机都可以使用直径仅为几毫米的传感器来实现安全。研究人员从他们的设备的振动吉他弦中借用了该技术背后的原理。但是,虽然琴弦需要以给定的频率振动才能产生准确的正确音调,但传感器中的振荡将根据其所连接结构的行为而变化。这些变体可能会提供出现问题的警告。


通过这种方式,传感器可以在发生重大故障之前识别结构过载、材料缺陷和维护需求。


guido sordo是sintef digital的研究员,他正在使用全新的传感器类型来帮助保护我们的大型建筑和建筑物。


nord-troms县的badderen桥是一个很好的例子,它本可以从使用这种传感器中受益。去年夏天,当这座桥倒塌时,交通需要通过600公里的改道来引导。显然,此类故障可能会导致时间和经济的重大成本。


预测性维护

“单个结构的失败可能会变得非常昂贵,”sordo说。“这就是为什么监控我们的建筑至关重要的原因。这可以通过将传感器连接到桥梁、机械部件或船舶等结构上来实现。然后,这些传感器可以监控各种结构的行为,“他解释道。


事情完全出错的情况非常罕见。你不会经常看到桥梁和风力涡轮机严重受损以至于倒塌。


“我们开发的传感器主要用于优化维护程序并降低维护成本,”sordo说。“问题在早期阶段就被发现,预测需要做什么以及何时可以变得更加容易,”他说。


这使操作员能够执行所谓的“预测性维护”,即在需要时准确执行维护。


一项廉价的技术

有各种不同的传感器可以连接到建筑物和其他结构上以进行监控。


“市场上有许多便宜的传感器,但随着时间的推移,以牺牲准确性和稳定性为代价,很容易以便宜的价格购买,”sordo说。“有些表现出良好的性能水平,但这些可能非常复杂且制造成本高昂。我们的目标是开发一种与现有较好传感器相媲美的传感器,但成本要低得多,“他说。


“我们的要求是机械应力监测,”sordo说。“传感器的振荡会随着结构的微小运动而变化,准确地表明可能发生的情况,”他说。


真空保证精度

传感器本身很小,包含一根只有一毫米长的灯丝。该技术被称为mems,代表“微机电系统”。


“在我们的案例中,系统是如此'微型',以至于整个传感器尺寸只有三乘三毫米,厚度只有四分之一毫米。


“到目前为止,市场上已经有更大的传感器包含类似的振荡灯丝,”sordo说。“我们利用sintef以前开发的技术来缩小传感器尺寸并提高其性能。当包装在真空中时,它会变得稳定、准确,并且需要很少的能量,“他解释道。


从研究到产品

传感器工作的证据是在去年组装的,就在sordo启动该项目一年后,但在投放市场之前仍有大量的测试和开发工作要做。


研究人员现在正计划在实验室外更恶劣的条件下测试传感器,有可能是在海洋环境中。


索尔多目前正在获得资金并组建一个研究团队。去年6月,他在挪威的“传感器十年”会议上介绍了他的工作,在那里他对传感器及其可以执行的测量产生了浓厚的兴趣。


“会议有助于在研究和商业部门之间架起桥梁,”索尔多说。“我们目前正在单独开展这个项目,但将来我们将寻求邀请开元游戏大厅app大全的合作伙伴参与这项研究,”他说。

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