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■ 张冰雨 李丙章 张璞
桥梁是交通大动脉上的关键节点，其安全与否关系着千家万户的出行平安。在拱桥、斜拉桥等结构形式中，吊杆和拉索如同人体的韧带，承担着传递荷载、维持稳定的核心功能。定期检测索力，是保障桥梁健康的必要手段。然而，长期以来，索力检测面临现场布线烦琐、测试效率低下等现实难题，导致桥梁健康监测频率偏低。本文从轻量化无线传感技术的角度，分析这一技术路径的合理性和实用价值，为破解上述难题打开了新思路。
桥梁索力检测的紧迫性与现实挑战。吊杆索力的准确测定始终是桥梁运营维护阶段的核心任务。索力过大可能导致构件疲劳甚至断裂，索力过小则会引发桥梁线形异常、结构振动加剧。定期对吊杆索力进行检测与监测，是保障桥梁安全运行的刚性需求。然而，传统检测设备在现场需布设大量信号线与电源线，单根吊杆的测试周期往往长达数十分钟甚至更久。更棘手的是，现场常存在风致振动等随机干扰，传统频谱分析方法在信号质量不佳时易产生误判。
轻量化无线传感技术的突破。轻量化传感器内置无线通信模块，可通过蓝牙或Wi-Fi与平板电脑进行数据传输。检测人员只需手持平板电脑，即可完成设备控制、波形查看与检测结果读取。该技术支持多吊杆同步布设传感器，平板电脑可同时接入多个传感节点，实现各通道数据的同步采集与集中分析。传统频谱分析主要依赖快速傅里叶变换，而轻量化技术在这一基础上，集成了由经验模态分解与希尔伯特变换组成的自适应时频分析方法，能够将复杂信号分解为不同时间尺度的振动分量，并从中选取最可靠的分量进行频率识别。
轻量化技术优势转化。轻量化系统大大降低了对检测人员的技术门槛。传统方案需要熟悉采集仪设置、通道配置等一系列操作，而轻量化系统通过平板电脑上的图形化界面，检测人员只需点选传感器、设置采样参数，系统自动完成无线连接和数据流管理。从可靠性角度看，双算法设计并非简单的技术堆砌，而是针对桥梁检测实际环境的有意安排。振动信号中原本存在微弱的环境噪声，快速傅里叶变换仍然能够清晰地提取基频，但高阶频率存在一定展宽。启用经验模态分解模式后，系统从能量最大的振动分量中提取瞬时频率，结果与快速傅里叶变换高度一致，但波形更加平滑、物理意义更明确。
推广前景与社会效益。轻量化无线传感技术的意义不仅在于提高了检测效率，更在于它改变了索力检测的工作模式。这种“快检初筛、精检确诊”的分级模式，更符合桥梁运维管理的实际需求。除了拱桥吊杆，该技术同样适用于斜拉桥拉索、悬索桥吊索等多种缆索承重桥梁。
（作者单位：西藏大学工学院）
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