- 微型結構傳感器借鑒振動吉他弦的原理
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2023/2/9
去年在Nord-Troms縣E6高速公路上受損的Badderen橋。圖片來源：挪威公共道路局的Frode Lyng Hansen。
船舶、橋梁和風力渦輪機都可以使用直徑僅為幾毫米的傳感器來實現安全。研究人員從他們的設備的振動吉他弦中借用了該技術背后的原理。但是，雖然琴弦需要以給定的頻率振動才能產生準確的正確音調，但傳感器中的振蕩將根據其所連接結構的行為而變化。這些變體可能會提供出現問題的警告。
通過這種方式，傳感器可以在發生重大故障之前識別結構過載、材料缺陷和維護需求。
Guido Sordo是SINTEF Digital的研究員，他正在使用全新的傳感器類型來幫助保護我們的大型建筑和建筑物。
Nord-Troms縣的Badderen橋是一個很好的例子，它本可以從使用這種傳感器中受益。去年夏天，當這座橋倒塌時，交通需要通過600公里的改道來引導。顯然，此類故障可能會導致時間和經濟的重大成本。
預測性維護
“單個結構的失敗可能會變得非常昂貴，”Sordo說。“這就是為什么監控我們的建筑至關重要的原因。這可以通過將傳感器連接到橋梁、機械部件或船舶等結構上來實現。然后，這些傳感器可以監控各種結構的行為，“他解釋道。
事情完全出錯的情況非常罕見。你不會經常看到橋梁和風力渦輪機嚴重受損以至于倒塌。
“我們開發的傳感器主要用于優化維護程序并降低維護成本，”Sordo說。“問題在早期階段就被發現，預測需要做什么以及何時可以變得更加容易，”他說。
這使操作員能夠執行所謂的“預測性維護”，即在需要時準確執行維護。
一項廉價的技術
有各種不同的傳感器可以連接到建筑物和其他結構上以進行監控。
“市場上有許多便宜的傳感器，但隨著時間的推移，以犧牲準確性和穩定性為代價，很容易以便宜的價格購買，”Sordo說。“有些表現出良好的性能水平，但這些可能非常復雜且制造成本高昂。我們的目標是開發一種與現有較好傳感器相媲美的傳感器，但成本要低得多，“他說。
“我們的要求是機械應力監測，”Sordo說。“傳感器的振蕩會隨著結構的微小運動而變化，準確地表明可能發生的情況，”他說。
真空保證精度
傳感器本身很小，包含一根只有一毫米長的燈絲。該技術被稱為MEMS，代表“微機電系統”。
“在我們的案例中，系統是如此'微型'，以至于整個傳感器尺寸只有三乘三毫米，厚度只有四分之一毫米。
“到目前為止，市場上已經有更大的傳感器包含類似的振蕩燈絲，”Sordo說。“我們利用SINTEF以前開發的技術來縮小傳感器尺寸并提高其性能。當包裝在真空中時，它會變得穩定、準確，并且需要很少的能量，“他解釋道。
從研究到產品
傳感器工作的證據是在去年組裝的，就在Sordo啟動該項目一年后，但在投放市場之前仍有大量的測試和開發工作要做。
研究人員現在正計劃在實驗室外更惡劣的條件下測試傳感器，有可能是在海洋環境中。
索爾多目前正在獲得資金并組建一個研究團隊。去年6月，他在挪威的“傳感器十年”會議上介紹了他的工作，在那里他對傳感器及其可以執行的測量產生了濃厚的興趣。
“會議有助于在研究和商業部門之間架起橋梁，”索爾多說。“我們目前正在單獨開展這個項目，但將來我們將尋求邀請合作伙伴參與這項研究，”他說。
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