MEMS传感器在桥梁健康监测中的应用
发布时间:2015-03-03 浏览次数:
    中国是一个山河湖泊广泛分布的国家,从古至今,我们就不断建造和使用着大大小小数量众多的各式桥梁,是名副其实的桥梁大国。尤其是现代,越来越多设计新颖、结构复杂的大桥不断涌现,为我们的日常出行带来便利、为国家经济的快速发展提供支撑。在长期使用过程中,桥梁的安全、使用寿命和其自身的健康监测已成为一个重要的议题被人们提上了议事日程。
    桥梁在建成后,由于受到气候、腐蚀、氧化或老化等因素,以及长期在静载和货载的作用下易于受到损坏,相应地其强度和刚度会随时间的增加而降低。这不仅会影响行车的安全,而且桥梁的使用寿命也会缩短。为了保证大桥的安全可靠与交通运输的畅通,加强对桥梁的维护管理工作就显得极为重要。桥梁健康监测与日常维护管理的目的在于保证结构的可靠性,包括桥梁结构的承载能力、运营状态和耐久性能等,从而保障大桥的各项功能满足预先设定的性能指标要求。如何实时、全面掌握桥梁的健康状况,利用何种有效手段收集到特定信息,以便迅速加以评估,并作出相应的工程决策,实施保养、维修与加固工作,一直是桥梁管理和维护工作者最为关注的。
近年来传感器技术和通讯技术的迅猛发展,将桥梁健康监测推动到了实用阶段。振动传感器、位移计、应变计、光纤传感器、磁感应传感器等被大量安装应用于监测系统中。通过实时监测和信号采集,管理人员能够清楚地了解桥梁在运营状态下的应力变化情况,通过数据分析和预警机制,可及时发现、处理拉索索力的变化,确保桥梁的结构安全,对故障的及时排除和避免重大事故的发生具有十分重要的意义。
    为瞄准这一市场的良好发展前景,嘉兴市纳杰微电子技术有限公司开发了高动态范围MEMS加速度传感器(NJ-M-300X/A)系列产品。纳杰微电子NJ-M-3001振动传感器模块内集成高性能、单分量电容式加速度传感器和纳杰自主专利算法。其动态范围高达90dB。NJ-M-3003为三轴振动加速度计,可进一步形成多维监测系统。此两款产品目前已经成功应用于北京某拉索桥项目中,并赢得了用户的一致好评。为迎合未来桥梁振动监测对精度,动态范围等指标更高的要求,纳杰微电子NJ-M-300XA预计在2015年第二季度上市,并投放市场。NJ-M-300XA系列将采用纳杰自主加速度计。其动态范围将有望超过100dB。该系列产品采用标准12V供电电压,485标准工业输出接口,同时支持纳杰Zigbee无线传输模块,IP等级68,系统级的噪声基底有望达到2-5µg/rtHz,分辨率达到20-100µg,频响范围DC-100Hz,并可根据用户的需求进行定制。这些产品功能将极大地方便各种高可靠、高性能系统的快速集成。可应用于斜拉索桥索力测量、桥体振动情况监测等大型建筑物振(震)动监测领域。


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