重力傳感器是一種能夠感知地球重力變化的高精度儀器。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變形或下沉?xí)r，由于重力分布的變化，重力傳感器能夠捕捉到這些細(xì)微的變化。與傳統(tǒng)監(jiān)測手段相比，重力傳感器具有高靈敏度、高精度及低能耗等優(yōu)點(diǎn)，為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測提供了新的技術(shù)手段。

1、系統(tǒng)構(gòu)成與原理

·重力傳感器：系統(tǒng)核心，基于加速度計原理。結(jié)構(gòu)變形或下沉?xí)r，傳感器感知重力加速度分量變化，如MEMS加速度傳感器通過內(nèi)部質(zhì)量塊位移改變電容或電阻。

·數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊：收集傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)采樣、量化后，通過有線或無線方式傳至處理中心。

·數(shù)據(jù)處理與分析中心：接收數(shù)據(jù)，預(yù)處理后，運(yùn)用數(shù)值計算、信號處理算法計算變形和下沉參數(shù)，還可借助機(jī)器學(xué)習(xí)建立預(yù)測模型。

2、應(yīng)用場景

·建筑物監(jiān)測：高樓、古建筑關(guān)鍵部位安裝傳感器，監(jiān)測因地基沉降等導(dǎo)致的微變形與下沉，如木結(jié)構(gòu)古塔實(shí)現(xiàn)毫米級形變預(yù)警。

·橋梁與隧道監(jiān)測：部署于橋墩、隧道襯砌，監(jiān)測因車輛荷載等引起的變形，施工和運(yùn)營階段均可使用。

·水利工程監(jiān)測：用于大壩、水閘，監(jiān)測因水壓等造成的結(jié)構(gòu)變化，保障安全運(yùn)行。

3、優(yōu)勢

·高精度測量：精確感知微小重力變化，實(shí)現(xiàn)毫米甚至亞毫米級測量。

·實(shí)時監(jiān)測：實(shí)時采集傳輸數(shù)據(jù)，及時掌握結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

·長期穩(wěn)定性：性能穩(wěn)定，受環(huán)境影響小，可長期連續(xù)工作。

·非接觸式測量：不接觸結(jié)構(gòu)，避免干擾和損傷，適用于復(fù)雜環(huán)境。