2018年10月23日，備受矚目的港珠澳大橋正式開(kāi)通，這座世界上最長(zhǎng)的跨海大橋注定成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。港珠澳大橋是將香港、珠海和澳門三地緊密的連接在一起的橋梁，總長(zhǎng)約55公里，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，自2009年開(kāi)始建設(shè)，歷經(jīng)9年，港珠澳大橋歷時(shí)足足15年，它的建成少不了先進(jìn)科技在背后支撐著，其中先進(jìn)的傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)和保證港珠澳大橋正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全的基礎(chǔ)之一。下面必優(yōu)傳感和大家聊聊關(guān)于港珠澳大橋背后的傳感器技術(shù)。
中文國(guó)際頻道報(bào)道港珠澳大橋的正式開(kāi)通頁(yè)面
一、高精度傾角傳感器
作用：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
傾角傳感器又叫傾斜儀、測(cè)斜儀、水平儀、傾角計(jì)，經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平角度變化測(cè)量，水平儀從過(guò)去簡(jiǎn)單的水泡水平儀到現(xiàn)在的電子水平儀是自動(dòng)化和電子測(cè)量技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。作為一種檢測(cè)工具,它已成為橋梁架設(shè)、鐵路鋪設(shè)、土木工程、石油鉆井、航空航海、工業(yè)自動(dòng)化、智能平臺(tái)、機(jī)械加工等領(lǐng)域不可缺少的重要測(cè)量工具。電子水平儀是一種非常精確的測(cè)量小角度的檢測(cè)工具，用它可測(cè)量被測(cè)平面相對(duì)于水平位置的傾斜度、兩部件相互平行度和垂直度。
據(jù)了解，由于港珠澳大橋需要很多又長(zhǎng)又重的巨大混凝土沉管，然后把它們運(yùn)輸?shù)绞┕ずＳ颍惭b到海底基槽中，這些沉管就像海底的大鐘擺，需要精確測(cè)量其左右、上下以及傾角方向上的擺幅。由于海水很深導(dǎo)致了沉管運(yùn)動(dòng)的超低頻，如果傳感器沒(méi)有極高的靈敏度不可能測(cè)到。
最后，國(guó)內(nèi)某家傳感器技術(shù)企業(yè)深入分析了深水管節(jié)對(duì)接問(wèn)題，決定采用監(jiān)測(cè)管節(jié)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的方法來(lái)保障管節(jié)的順利對(duì)接，在管節(jié)的前后端分別設(shè)有測(cè)試點(diǎn)，并在關(guān)鍵的前端設(shè)有多支備份傳感器，保證測(cè)試信號(hào)的準(zhǔn)確可靠，監(jiān)測(cè)深水長(zhǎng)周期管節(jié)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)屬于超低頻微小幅值振動(dòng)。據(jù)悉，這是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的微機(jī)械陀螺和高精度傾角傳感器。
二、高精度陀螺儀
作用：實(shí)現(xiàn)曲直線的精準(zhǔn)對(duì)接
陀螺儀是用高速回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，陀螺儀分為壓電陀螺儀、微機(jī)械陀螺儀、光纖陀螺儀和激光陀螺儀，它們都是電子式的，并且它們可以和加速度計(jì)，磁阻芯片，GPS，做成慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)。
在港珠澳大橋的建設(shè)過(guò)程中，建設(shè)斷面曲線管幕隧道遇到了很大的施工難度，因?yàn)樵谶M(jìn)行大橋貫通時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)港珠澳大橋連接線的控制和對(duì)接成為了當(dāng)時(shí)的“特級(jí)難題”。據(jù)了解，受地理地形所限，拱北隧道采用的是曲線管幕施工技術(shù)，因?yàn)樗淼烙幸欢尾皇侵钡模笄€管幕施工難度很高。
最后采用了陀螺儀技術(shù)實(shí)施曲直線的精準(zhǔn)對(duì)接，這是港珠澳大橋珠海連接線的關(guān)鍵控制性工程。
地圖上的珠港澳大橋
三、激光傳感器
作用：測(cè)量和定位沉管
激光傳感器利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器，它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。由于港珠澳大橋采用了很多的海底沉管，在對(duì)它們進(jìn)行位置測(cè)量時(shí)，普通的傳感器無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
由激光傳感器組成的三維可視化測(cè)量系統(tǒng)可對(duì)隧道的開(kāi)挖斷面測(cè)量、船舶拋錨定位和多波束測(cè)量顯示水下三維地形圖等進(jìn)行測(cè)量定位，這項(xiàng)技術(shù)在全球處于領(lǐng)先地位。
四、監(jiān)測(cè)傳感器（位移傳感器、液壓測(cè)力傳感器等）
作用：監(jiān)測(cè)橋梁的健康狀況
由于珠海澳門和香港靠近沿海地區(qū)，每年都會(huì)遇到各式各樣的臺(tái)風(fēng)，在遇到大風(fēng)時(shí)，橋梁的安全監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。在進(jìn)行珠港澳大橋的設(shè)計(jì)時(shí)，除了采用更好的設(shè)備保證橋梁的抗壓和正常運(yùn)轉(zhuǎn)，強(qiáng)大的傳感檢測(cè)器也成為了必不可少的黑科技產(chǎn)品。據(jù)悉，珠港澳大橋上有很多的液壓測(cè)力傳感器、力矩傳感器、重力傳感器等，它們將最新的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁健康狀況的精準(zhǔn)判斷。
幾千種傳感器構(gòu)成港珠澳大橋的高精密感知系統(tǒng)
除了上述列舉的四大技術(shù)難度頗高的傳感器，在港珠澳大橋上設(shè)置了各式各樣的傳感器，用它們對(duì)隧道內(nèi)的風(fēng)速、溫度、濕度、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(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，港珠澳大橋至少用到了千種相關(guān)的傳感器，氣體傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、激光傳感器等是必不可少的，它們一起構(gòu)成了港珠澳大橋的高精密感知系統(tǒng)。
