MEMS加速度传感器的工程振动监测系统设计*

潘兆马，王 珣，袁 焦，刘 勇，杨学锋，姚书琴

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)

0 引 言

我国铁路交通基础设施建设取得了跨越式的发展，一些重点工程如桥梁、边坡支挡结构会受到风、地震、交通荷载等外部因素影响，不可避免地导致结构的损伤积累和服役能力下降，对基础设施安全运营带来严重威胁。近年来，基础设施工程结构的安全监测成为国内外研究的热点，其中基于振动模态的结构损伤识别成为该领域的重要分析手段。

常规的工程结构健康状态识别以人工检测为主，其实时性、便携性无法得到保障，并且需要消耗大量的人力、物力。近年来，随着微传感技术、微电子技术及无线通信技术的发展，各类新型振动监测手段在工程领域取得了应用。文献[1～4]通过激光、微波、光电等非接触方式实现结构的振动监测，外部环境如降雨、大雾、振动干扰、电磁干扰等因素将大大影响长期监测数据的可靠性。

因此本文立足工程化需求，设计了一种集振动加速度信号采集与传输一体化小型装置，构建了可用于长期工程结构振动的监测系统。该装置因其体积较小，可灵活安置于监测结构物表面，并通过无线接入点(access point,AP)的方式上传采集数据。

1 工程振动监测系统架构设计

为满足不同工程(桥梁、隧道、路基支挡等)结构振动监测系统中对于加速度信号的采集传输、存储与处理、应用展示的要求，系统架构分为感知层、数据传输及控制层和数据存储及应用展示层(如图1所示)，实现对结构振动加速度信号的精准采集、可靠传输、集中存储、与数据分析结果可视化展示等功能。……