微型结构传感器借鉴振动吉他弦的原理

船舶、桥梁和风力涡轮机都可以使用直径仅为几毫米的传感器来实现安全。研究人员从他们的设备的振动吉他弦中借用了该技术背后的原理。但是，虽然琴弦必须以给定的频率振动才能产生精确的正确音调，但传感器中的振荡将根据其所连接结构的行为而变化。这些变体可能会提供出现问题的警告。

通过这种方式，传感器可以在发生重大故障之前识别结构过载、材料缺陷和维护需求。

Guido Sordo是SINTEF Digital的研究员，他正在使用全新的传感器类型来帮助保护我们的大型建筑和建筑物。

Nord-Troms县的Badderen桥是一个很好的例子，它本可以从使用这种传感器中受益。去年夏天，当这座桥倒塌时，交通必须通过600公里的改道来引导。显然，此类故障可能会导致时间和金钱的重大成本。

预测性维护

“单个结构的失败可能会变得非常昂贵，”Sordo说。“这就是为什么监控我们的建筑至关重要的原因。这可以通过将传感器连接到桥梁、机械部件或船舶等结构上来实现。然后，这些传感器可以监控各种结构的行为，“他解释道。

事情完全出错的情况非常罕见。你不会经常看到桥梁和风力涡轮机严重受损以至于倒塌。

“我们开发的传感器主要用于优化维护程序并降低维护成本，”Sordo说。“问题在早期阶段就被发现，预测必须做什么以及何时必须做变得更加容易，”他说。

这使操作员能够执行所谓的“预测性维护”，即在需要时准确执行维护。

一项廉价的技术

有各种不同的传感器可以连接到建筑物和其他结构上以进行监控。

“市场上有许多便宜的传感器，但随着时间的推移，以牺牲准确性和稳定性为代价，很容易以便宜的价格购买，”Sordo说。“有些表现出出色的性能水平，但这些可能非常复杂且制造成本高昂。我们的目标是开发一种与现有最 佳传感器相媲美的传感器，但成本要低得多，“他说。

“我们的重点是机械应力监测，”Sordo说。“传感器的振荡会随着结构的微小运动而变化，准确地表明可能发生的情况，”他说。

真空保证精度

传感器本身很小，包含一根只有一毫米长的灯丝。该技术被称为MEMS，代表“微机电系统”。

“在我们的案例中，系统是如此'微型'，以至于整个传感器尺寸只有三乘三毫米，厚度只有四分之一毫米。

“到目前为止，市场上已经有更大的传感器包含类似的振荡灯丝，”Sordo说。“我们利用SINTEF以前开发的技术来缩小传感器尺寸并提高其性能。当包装在真空中时，它会变得稳定、准确，并且需要很少的能量，“他解释道。

从研究到产品

传感器工作的证据是在去年组装的，就在Sordo启动该项目一年后，但在投放市场之前仍有大量的测试和开发工作要做。

研究人员现在正计划在实验室外更恶劣的条件下测试传感器，最有可能是在海洋环境中。

索尔多目前正在获得资金并组建一个研究团队。去年6月，他在挪威的“传感器十年”会议上介绍了他的工作，在那里他对传感器及其可以执行的测量产生了浓厚的兴趣。

“会议有助于在研究和商业部门之间架起桥梁，”索尔多说。“我们目前正在单独开展这个项目，但将来我们将寻求邀请合作伙伴参与这项研究，”他说。