加速度传感器可用在桥梁监测
时间：2024-04-10
涉川
当物体从静止状态开始运动时，或者由于惯性而从运动状态发生运动变化时，加速度就会作用在该物体上。换句话说，通过测量作用在物体上的加速度，我们可以了解物体是如何运动的。加速度计具有广泛的应用领域，例如从运动科学到机器人技术再到结构监测。特别是在机械和土木工程基础设施的无损检测中，通过分析加速度传感器捕获的振动数据，可以识别结构内的异常位置和异常原因。利用传感器的检测技术可以使传统上由人工进行的大量土木工程基础设施和机械设备的检测变得更加高效，并且还可以积累测量的加速度（振动）数据，通过将结果与常规检测结果进行比较，未来基于数据的定量检测可能成为可能。
想在桥梁检查工作中引入传感器和想使用传感器来检测电力异常情况输电设备和大型电力设备。我们收到了很多询问，“当然，在某些情况下，市售的加速度计就足够了，但廉价的加速度计不一定能满足所有要求。特别是，如果您想在实际现场获得高度可靠的数据，光纤传感器是理想的选择，因为它不受雷击和感应雷相关的浪涌电流、周围电磁场噪声和温差等干扰的影响。在我们公司，我们正在进行研究和开发，目的是创造一种即使在传统传感器恶劣的环境（强电磁场、温差、雷击）下也能安全使用的加速度传感器。例如，总长度为 30 米的桥梁的固有频率据说约为 3 至 4 Hz（取决于桥梁的结构和设计）。一般来说，大型结构会产生几赫兹或更小的极低频振动。因此，我公司设计了一种“摆锤式”加速度传感器，利用光纤传感器捕捉摆锤因晃动而产生的运动。传感器的性能由摆锤设计决定，在原型生产时，我们确认它可以测量20Hz或更小的低频振动。
在结构检测公司的配合下，我们在高架桥中央试装了加速度传感器，测量了大型车辆行驶时地板的振动情况。当一辆20t的车辆在高架桥上行驶时，将当时测量的数据与参考加速度计和位移计进行比较，证实车辆行驶时发生了晃动，该频率被认为是车辆的固有频率。20Hz以下的极低频率范围内的振动测量，例如摆锤式，可以处理大型结构的基模自振。然而，涡轮机和电机等电力设备在相对较高的频段（从数十到数百赫兹）具有固有振动模式。此外，为了识别设备内的异常情况，有必要捕获更高频率的自然振动模式。因此，通过应用我们的应变传感器，我们设计了一种悬臂梁式加速度传感器，可以处理相对高频的振动。该传感器的测量原理是内部有一个悬臂梁，由于加速度引起的惯性力而产生偏转，并使用应变传感器来捕获梁的偏转，但是梁越小，高频就越多。由于可以捕捉振动，因此与摆式相比，我们能够显着减小传感器元件本身的尺寸。在此原型制作阶段，我们使用 3D 打印 UV 树脂作为传感器元件组件。
上一篇：AI水位测量相机的应用