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(xiàn)安全。研究人員從他們的設(shè)備的振動吉他弦中借用了該技術(shù)背后的原理。但是，雖然琴弦需要以給定的頻率振動才能產(chǎn)生準確的正確音調(diào)，但傳感器中的振蕩將根據(jù)其所連接結(jié)構(gòu)的行為而變化。這些變體可能會提供出現(xiàn)問題的警告。

通過這種方式，傳感器可以在發(fā)生重大故障之前識別結(jié)構(gòu)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(dǎo)。顯然，此類故障可能會導(dǎo)致時間和經(jīng)濟的重大成本。

預(yù)測性維護

“單個結(jié)構(gòu)的失敗可能會變得非常昂貴，”Sordo說�！斑@就是為什么監(jiān)控我們的建筑至關(guān)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(jié)構(gòu)上來實現(xiàn)。然后，這些傳感器可以監(jiān)控各種結(jié)構(gòu)的行為，“他解釋道。

事情完全出錯的情況非常罕見。你不會經(jīng)常看到橋梁和風力渦輪機嚴重受損以至于倒塌。

“我們開發(fā)的傳感器主要用于優(yōu)化維護程序并降低維護成本，”Sordo說。“問題在早期階段就被發(fā)現(xiàn)，預(yù)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(zhí)行所謂的“預(yù)測性維護”，即在需要時準確執(zhí)行維護。

一項廉價的技術(shù)

有各種不同的傳感器可以連接到建筑物和其他結(jié)構(gòu)上以進行監(jiān)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(wěn)定性為代價，很容易以便宜的價格購買，”Sordo說�！坝行┍憩F(xiàn)出良好的性能水平，但這些可能非常復(fù)雜且制造成本高昂。我們的目標是開發(fā)一種與現(xiàn)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(yīng)力監(jiān)測，”Sordo說。“傳感器的振蕩會隨著結(jié)構(gòu)的微小運動而變化，準確地表明可能發(fā)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(shù)被稱為MEMS，代表“微機電系統(tǒng)”。

“在我們的案例中，系統(tǒng)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(jīng)有更大的傳感器包含類似的振蕩燈絲，”Sordo說�！拔覀兝�用SINTEF以前開發(fā)的技術(shù)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(wěn)定、準確，并且需要很少的能量，“他解釋道。

從研究到產(chǎn)品

傳感器工作的證據(jù)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(fā)工作要做。

研究人員現(xiàn)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(huán)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(zhí)行的測量產(chǎn)生了濃厚的興趣。

“會議有助于在研究和商業(yè)部門之間架起橋梁，”索爾多說�！拔覀兡壳罢�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。