MEMS傳感器在橋梁健康監測中的應用
發布時間：2015-03-03 瀏覽次數：
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量眾多的各式橋梁，是名副其實的橋梁大國。尤其是現代，越來越多設計新穎、結構復雜的大橋不斷涌現，為我們的日常出行帶來便利、為國家經濟的快速發展提供支撐。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的暢通，加強對橋梁的維護管理工作就顯得極為重要。橋梁健康監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、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展，將橋梁健康監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測系統中。通過實時監測和信號采集，管理人員能夠清楚地了解橋梁在運營狀態下的應力變化情況，通過數據分析和預警機制，可及時發現、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生具有十分重要的意義。
為瞄準這一市場的良好發展前景，嘉興市納杰微電子技術有限公司開發了高動態范圍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測系統。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測對精度，動態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標準工業輸出接口，同時支持納杰Zigbee無線傳輸模塊，IP等級68，系統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、高性能系統的快速集成。可應用于斜拉索橋索力測量、橋體振動情況監測等大型建筑物振（震）動監測領域。
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