轨道交通结构健康监测的新入口:一枚“会感知”的垫片

轨道交通结构健康监测的新入口:一枚“会感知”的垫片

在大型工程结构中,连接件往往是最容易被忽视的部分。然而在很多情况下,结构问题恰恰最先出现在连接节点。螺栓预紧力下降、连接松动、疲劳损伤等问题,都可能从这些细小部位开始。


在轨道交通领域,这一问题尤为突出。轨道、桥梁、接触网以及车辆系统中存在大量关键螺栓,它们分布广泛且长期承受振动载荷。传统监测技术很难对这些节点进行长期、低成本的状态监测。


无源无线垫片式压力传感器的出现,为结构健康监测打开了新的入口。


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(轨道交通结构健康监测的新入口:一枚“会感知”的垫片 图源:摄图网)


这种传感器在外形上与普通垫片非常相似,但内部集成了应力敏感结构与谐振单元。当螺栓受到不同预紧力时,垫片内部的应力分布会发生变化,进而引起谐振频率漂移。通过外部无线设备即可读取这一变化。


由于无需电池和布线,该传感器特别适合在大规模工程中部署。它可以像普通机械零件一样被安装在结构中,并长期工作。


当大量这样的节点连接到监测系统后,就形成了一个分布式感知网络。每一个螺栓都成为结构健康监测的一部分。


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(轨道交通结构健康监测的新入口:一枚“会感知”的垫片 图源:摄图网)


这种思路改变了传统监测系统的设计方式。过去,结构健康监测往往依赖少量高精度传感器;而现在,可以通过大量低功耗节点形成覆盖更广的监测网络。


从某种意义上说,一枚“会感知”的垫片,正在成为大型工程数字化的重要入口。

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