工程師曾暄茗 發表於 2018-10-28 10:52:35
昨日，備受矚目的港珠澳大橋正式開通，這座世界上最長的跨海大橋註定成為全球關注的焦點。港珠澳大橋將香港、珠海和澳門三地緊密的連接在一起，總長約55公裡，是粵港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。籌備6年，建設9年，港珠澳大橋歷時足足15年，它的建成有很多的黑科技在背後支撐著，其中先進的傳感器技術是實現和保證港珠澳大橋正常運轉和安全的基礎之一。
名稱：高精度傾角傳感器
作用：實時監測
傾角傳感器又叫傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計，經常用於系統的水平角度變化測量，水平儀從過去簡單的水泡水平儀到現在的電子水平儀是自動化和電子測量技術發展的結果。作為一種檢測工具,它已成為橋梁架設、鐵路鋪設、土木工程、石油鑽井、航空航海、工業自動化、智能平臺、機械加工等領域不可缺少的重要測量工具。電子水平儀是一種非常精確的測量小角度的檢測工具，用它可測量被測平面相對於水平位置的傾斜度、兩部件相互平行度和垂直度。
據了解，由於港珠澳大橋需要很多又長又重的巨大混凝土沉管，然後把它們運輸到施工海域，安裝到海底基槽中，這些沉管就像海底的大鐘擺，需要精確測量其左右、上下以及傾角方向上的擺幅。由於海水很深導致了沉管運動的超低頻，如果傳感器沒有極高的靈敏度不可能測到。
最後，國內某家傳感器技術企業深入分析了深水管節對接問題，決定採用監測管節運動姿態的方法來保障管節的順利對接，在管節的前後端分別設有測試點，並在關鍵的前端設有多支備份傳感器，保證測試信號的準確可靠，監測深水長周期管節運動姿態屬於超低頻微小幅值振動。據悉，這是國內最先進的微機械陀螺和高精度傾角傳感器。
名稱：高精度陀螺儀
作用：實現曲直線的精準對接
陀螺儀是用高速迴轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交於自轉軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置，陀螺儀分為壓電陀螺儀、微機械陀螺儀、光纖陀螺儀和雷射陀螺儀，它們都是電子式的，並且它們可以和加速度計，磁阻晶片，GPS，做成慣性導航控制系統。
在港珠澳大橋的建設過程中，建設斷面曲線管幕隧道遇到了很大的施工難度，因為在進行大橋貫通時，如何實現對港珠澳大橋連接線的控制和對接成為了當時的「特級難題」。據了解，受地理地形所限，拱北隧道採用的是曲線管幕施工技術，因為隧道有一段不是直的，超大曲線管幕施工難度很高。
最後採用了陀螺儀技術實施曲直線的精準對接，這是港珠澳大橋珠海連接線的關鍵控制性工程。
名稱：雷射傳感器
作用：測量和定位沉管
雷射傳感器利用雷射技術進行測量的傳感器，它由雷射器、雷射檢測器和測量電路組成。雷射傳感器是新型測量儀表，它的優點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電幹擾能力強等。由於港珠澳大橋採用了很多的海底沉管，在對它們進行位置測量時，普通的傳感器無法實現。
由雷射傳感器組成的三維可視化測量系統可對隧道的開挖斷面測量、船舶拋錨定位和多波束測量顯示水下三維地形圖等進行測量定位，這項技術在全球處於領先地位。
名稱：監測傳感器（位移傳感器、液壓測力傳感器等）
作用：監測橋梁的健康狀況
由於珠海澳門和香港靠近沿海地區，每年都會遇到各式各樣的颱風，在遇到大風時，橋梁的安全監測至關重要。在進行珠港澳大橋的設計時，除了採用更好的設備保證橋梁的抗壓和正常運轉，強大的傳感檢測器也成為了必不可少的黑科技產品。據悉，珠港澳大橋上有很多的液壓測力傳感器、力矩傳感器、重力傳感器等，它們將最新的數據發送到監測系統，實現對橋梁健康狀況的精準判斷。
幾千種傳感器構成港珠澳大橋的高精密感知系統
除了上述小編列舉的四大技術難度頗高的傳感器，在港珠澳大橋上設置了各式各樣的傳感器，用它們對隧道內的風速、溫度、溼度、壓力、氣壓差，以及二氧化碳、氮氧化物和微顆粒的濃度等參數進行實時監測，據粗略統計，港珠澳大橋至少用到了千種相關的傳感器，氣體傳感器、溫溼度傳感器、壓力傳感器、雷射傳感器等是必不可少的，它們一起構成了港珠澳大橋的高精密感知系統。
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