用于管道监测的非侵入式传感器，低成本FSR薄膜压力传感器集成技术

用于管道监测的非侵入式传感器，低成本FSR薄膜压力传感器集成技术

意外的管道故障可能导致泄漏，污染环境并危及公共安全，从而强调了准确、实时管道监控的重要性。作为灭火和冷却系统一部分的海军舰艇上的管道特别容易因频繁的射弹发射和碰撞而损坏。

有两种传感器用于此目的 - 侵入式和非侵入式。侵入式传感器是测量压力或质量流量的高精度传感器，必须在管道施工期间预先安装。另一方面，非侵入式传感器使用基于光和声音的测量系统。它们可以在管道建成后安装，从而提供更大的灵活性。然而，非侵入式传感器价格昂贵，会受到环境条件和噪声的影响。

为了克服这些限制，由韩国机械和材料研究所（KIMM）联合釜山国立大学海军建筑与海洋工程系助理教授Yun-ho Shin领导的一组研究人员提出了一种基于低成本力传感电阻器（FSR）的新型非侵入式传感器系统。 

釜山国立大学的研究人员提出了一种低成本的非侵入式传感器系统，该系统采用力传感电阻、欧氏距离法和支持向量机器学习算法来优化检测管道损坏并监控管道完整性。

传感器由一个带有FSR的刚性夹紧带组成，FSR包含非导电聚合物中的导电颗粒。

“当管道内的压力增加时，管道和夹紧带之间的接触力也会增加。这反过来又压缩了 FSR。结果，导电粒子彼此靠近，由于量子隧穿，电流开始在非导电聚合物中流动。这降低了FSR阻力。因此，传感器可以间接测量管道压力并检测其中的变化，“Shin教授解释道。

研究人员发现，这种新型传感器的测量结果显示，这种新型传感器与商用侵入式传感器的相关性为99.4%，强调了其准确性。

然后，研究人员利用欧几里得距离法来确定传感器必须在管道网络中最佳放置的位置。基于这些结果，他们在海军舰艇式消防主管道系统上安装了两个传感器。他们的数据被馈送到支持向量机（一种基于机器学习的分类算法）中，这使他们能够快速准确地检测系统损坏的类型和位置。

“基于FSR的传感器可以应用于管道故障高风险行业中的任何管道系统，包括核电站和海军舰艇。他们还将通过自动化管道完整性监测来减少所需的手动工作，“Shin教授总结道。

这种新型、低成本、基于FSR的非侵入式传感器系统为更强大的管道安全铺平了道路，从而显示出保护人类健康和环境健康的潜力。