桥梁与重载设备的安全卫士:无源无线垫片式压力传感器的监测价值

桥梁与重载设备的安全卫士:无源无线垫片式压力传感器的监测价值

在工业与基建领域,螺栓的紧固力往往决定着结构的安全底线。

一座桥梁的节点连接、一台重载机械的支撑臂、一根高压管线的法兰面——这些看似普通的螺栓部位,其实承载着巨大的结构应力。


然而,在漫长的服役周期中,预紧力的衰减几乎是不可避免的。振动、温差、疲劳和老化都会让螺栓松动,从而诱发渗漏、开裂甚至结构失效。


传统的人工巡检、力矩检测或应变计测量,都存在局限:周期长、效率低、难以实时掌握风险。

在这种背景下,一项新技术正逐渐崭露头角——

无源无线垫片式压力传感器,正在成为桥梁与重载设备的“安全卫士”。


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(桥梁与重载设备的安全卫士:无源无线垫片式压力传感器的监测价值  图源:摄图网)


风险源头:看不见的“微小松动”


在结构安全事件中,螺栓松动往往是隐蔽而致命的。

以桥梁为例,连接节点处的螺栓数量往往成百上千,而每颗螺栓的受力状态都不完全相同。任何一个节点的力衰减,都可能导致局部应力集中,进而引起疲劳裂纹扩展。


在重载设备中,螺栓不仅承受静载,还要面对周期性冲击与振动。

长时间运行后,哪怕微小的松动,也可能让整个连接系统失稳。

可问题是——这些变化往往在肉眼可见的破坏出现前没有任何迹象。


要真正做到“防患于未然”,必须让结构具备自感知能力。


把“传感器”藏进垫片里:结构健康的新路径


无源无线垫片式压力传感器,正是这种“结构即传感”的代表。

它把一个高灵敏度的无源谐振传感单元嵌入金属垫片之中,

当螺栓受力变化时,垫片应力相应变化,从而引起谐振频率漂移。


外部读写器通过无线方式扫描频率响应,即可非接触、无电源地获得螺栓的预紧力状态。


这种设计带来三大创新意义:


结构一体化:无需额外安装或布线,不破坏原有螺栓体系;


零功耗运行:内部无电池,无需维护,使用寿命可与结构同步;


适应极端环境:可在高温、高湿、强振动等条件下稳定工作。


这意味着,哪怕在桥梁的高空节点、隧道的深处法兰,或重载机械的复杂支架上,都可以轻松实现实时监测。


桥梁安全:从定期检测到持续守护


桥梁是典型的“高风险、高代价”结构体系。

目前,桥梁的健康监测系统(SHM)多以应变计、加速度计等设备为主,但对螺栓连接点的监测仍是空白。


无源无线垫片式传感器可以精准监测节点连接的预紧力衰减趋势,实现:


螺栓松动的早期识别;


连接点力学状态的长期跟踪;


与结构健康监测系统的数据融合。


在数字孪生平台中,这些数据能被转化为桥梁“健康地图”,为养护部门提供实时的风险预警。

这样,桥梁安全不再依赖“周期巡检”,而是实现“持续守护”。


重载设备:安全与效率的双重价值


在矿山机械、港口起重、工程车辆等重载设备中,螺栓不仅数量多,还经常处于高载、振动、油污和高温环境。


无源无线垫片式压力传感器在这些场景下的价值尤为突出:


在线检测:无需停机拆卸即可扫描监测;


免维护设计:长期服役周期内无需更换电池或维护;


数据可追溯:可记录历史应力曲线,辅助运维与质控。


这让运维人员从“经验判断”转向“数据决策”,

提前发现潜在风险,减少突发停机,提升设备利用率。


在一些试点项目中,使用该技术后螺栓失效率下降超过40%,

运维巡检周期延长了一倍以上。


产业趋势:从“检测点”到“感知网络”


单个垫片传感器的价值,在于“测得准”;

但当成百上千个垫片组成网络,其意义则在于“看得全”。


随着工业无线通信与低功耗RFID技术的成熟,无源无线垫片可以通过网关汇聚数据,实现:


多节点集中监测;


数据实时上传云端;


与AI算法结合,自动识别异常趋势。


桥梁、重载设备甚至风电塔筒,都正在向“可感知、可预测、可维护”的智能系统演进。

在这个体系中,无源无线垫片式传感器正成为最贴近结构本体的感知基元。


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(桥梁与重载设备的安全卫士:无源无线垫片式压力传感器的监测价值  图源:摄图网)


让安全,不再依赖运气


桥梁坍塌、设备断裂、法兰泄漏,这些事故的背后几乎都有一个共同点——

螺栓早已在无声中松动。


而无源无线垫片式压力传感器的意义就在于:

它让“安全”从依赖经验,变成基于数据;

让“隐患”从肉眼难察,变为实时可感;

让“事故防控”真正提前到风险形成之前。


这项技术也许不起眼,却在最不起眼的地方,筑起最坚实的防线。

它不是噱头,而是未来工业安全的基础设施——

每一个关键连接点,都会有它默默守护的身影。

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