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橋接未來，路通四方：揭秘波蘭土木工程與島津的高科技防護策略
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橋梁,、鐵路和公路是一個國家的動脈,，它們是關鍵基礎設施，使貨物之血暢通無阻地在全國流動,。這些設施的喪失將會導致一個城鎮(zhèn)的停滯,。就像我們?nèi)梭w的動脈設計能持續(xù)數(shù)十年一樣，橋梁,、鐵路和公路的結構也必須具備同樣甚至更長的使用壽命。然而,，從它們離開制造現(xiàn)場的第一刻起就已經(jīng)遭受了裂縫和缺陷的困擾,，并且隨著時間的推移，這些問題只會因人口增長帶來的交通增加或氣候變化導致的極端溫度而加劇,。因此,，城市將監(jiān)測民用工程結構的任務外包給土木工程公司，這些公司部署傳感器來檢測并關注早期異常情況,。在這一領域展現(xiàn)出非凡創(chuàng)新力的來自波蘭克拉科夫的一家公司：SHM System,，這家擁有30名員工的公司開發(fā)了分布式光纖傳感（DFOS）技術，該技術結合了更高的分辨率和更長的使用壽命,，這一品質(zhì)通過島津儀器得到了驗證和發(fā)展,。
民用工程結構的監(jiān)測傳統(tǒng)上依賴于點式傳感器。這些傳感器被部署在結構沿線的多個位置,，但在它們之間不收集數(shù)據(jù)，從而形成了盲區(qū),。相比之下,，DFOS是市場上非常接近連續(xù)系統(tǒng)的產(chǎn)品,，SHM System現(xiàn)在將其傳感器銷售到全球,，以及美國,、日本和許多歐洲國家,。
01
新型結構安全技術
SHM System成立于2012年,，一直致力于開發(fā)監(jiān)測工程結構安全的技術,。然而，DFOS最初并不在其計劃之中,。
“大約八年前,，我們接觸到DFOS，發(fā)現(xiàn)其巨大的潛力和市場空白,。于是我們成立了自己的研發(fā)部門，針對這一領域的新解決方案進行研究,。”SHM System的工程師Dr. Tomasz Howiacki說,。
DFOS技術最初在1960年代開發(fā)，但是當NASA將其應用于監(jiān)測航天器時,，才鞏固了這項技術在測量應變和溫度方面的潛力,。然而，將DFOS技術應用于民用工程結構并不容易,，這也是為什么市場上幾乎沒有可靠的商業(yè)DFOS傳感器的原因,。
隨著方向的轉(zhuǎn)變，SHM System承擔了巨大風險,，但三年后他們擁有了首個DFOS產(chǎn)品,，其中最令人印象深刻的莫過于其整體式傳感器。在這些設備中,，DFOS光纖嵌入到復合整體核心內(nèi)部,。這種設計非常適合保護光纖免受外部應力，同時確保更高的準確度,。
其整體式傳感器的美妙之處在于,，它們可以嵌入新結構中，這樣傳感器既對結構功能有所貢獻,，又充當檢測器。對于較老的結構,，傳感器可以外貼,。無論哪種情況，傳感器都能檢測微小事件,，從而避免結構失效可能導致的重大事件發(fā)生,，并延長它們所測量結構的使用壽命。
然而,，在產(chǎn)品投放市場前,，需要進行多項測試。
“我們需要不僅需要測試傳感器本身,，還需要測試其組件,，如測試環(huán)氧樹脂的延伸率,、楊氏模量。SHM的材料專家Kamil Badura解釋說：島津設備參與了整個過程：從材料的開發(fā),、測試到傳感器的制造和最終傳感器的質(zhì)量,。”。
02
一個伙伴,，一個實驗室
對于沒有自己設備的公司來說,，這些測試是繁重的。
“我們依賴于幾所擁有自己設備的大學,，帶上我們的樣品和非常特定的設備,，這些設備需要用大學的設備校準，”Howiacki說道,。
這種情況在SHM System于 2020年購入第一臺島津儀器后發(fā)生了改變?，F(xiàn)在，該公司使用三臺島津儀器進行測試分析：AGS-X和AGX-V系列儀器用于測量應力和應變,，以及一臺EHF-U系列的疲勞試驗機,。
03
效率的飛躍
結果就是原本需要數(shù)周的測試現(xiàn)在一天就能完成。
“這簡化了物流?，F(xiàn)在我們只需從架子上取下設備進行測試,，”Howiacki說。
能夠?qū)⑺袦y試整合到一個地點對于一家小公司來說是一個巨大的優(yōu)勢,。島津產(chǎn)品正是放置在其最初的實驗室中,。
除了使工作流程更加高效之外，島津還讓SHM System聯(lián)系上了其他關鍵合作伙伴,，這讓這家小公司變得更加高效,。
"我們一直在與SHM System和其他合作伙伴合作，不僅提供聯(lián)系方式,，還安排在其他客戶處更專業(yè)的島津儀器上免費測試DFOS傳感器的服務,，"位于波蘭的島津戰(zhàn)略合作伙伴SHIM-POL的科學代表Dawid Pijocha說。
有時,，這些會議會引導出新的解決方案,，因為第三方擁有支持SHM System的DFOS傳感器的技術。這是SHM System用來驗證傳感器準確性的數(shù)據(jù)記錄儀的情況,。數(shù)據(jù)記錄儀連接到參考箔式應變片,，這是SHM System工作流程中展示其產(chǎn)品*性的必要步驟。
“我們自己測試了很多設備,，但找不到符合我們需求的,。島津介紹給我們的數(shù)據(jù)記錄儀具有更高的可靠性和卓越的質(zhì)量，”Badura說。
04
合作與創(chuàng)新
Badura是將島津引入SHM System的人,。他在學習期間接觸到了島津儀器,，當他尋求建議時，以前的同事也一致推薦島津,。
“我們正在開發(fā)我們的整體式傳感器,，需要提高熱導率，同時測試應變,。我們正在尋找萬能試驗機,。我的同事們說[島津]有非常好的機器，他們讓我與島津取得了聯(lián)系?，F(xiàn)在,，當我們需要特定測試時，我們就去找島津,，”他說,。
這種關系體現(xiàn)了島津的戰(zhàn)略。島津?qū)で髶碛谐錾珓?chuàng)意但需要優(yōu)秀設備將這些創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為商業(yè)解決方案的合作伙伴,。
“我們與SHM System的合作是我們在進入不同國家市場的典型方式,。我們尋求與大學和小型公司建立關系——那些開展專業(yè)項目的組織——因為我們也希望創(chuàng)新，”在波蘭的島津戰(zhàn)略合作伙伴SHIM-POL公司工作的科學代表Dawid Pijocha說道,。
05
共同進步
SHM System與島津的合作展示了如何通過共享專業(yè)知識和技術,，將創(chuàng)新理念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實世界的應用，共同推進科技前沿,，保障基礎設施的安全與持久,。
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