在木材結構沖擊載荷測試中，蘇黎世聯邦理工學院結構工程研究所（IBK）選用奇石樂加速度計與力傳感器構建完整測量鏈。研究團隊在2021年至2023年間完成了逾百次擺錘沖擊測試，發現基于能量法與基于力法的測量結果存在顯著差異，這一發現或將為未來木結構建筑規范的修訂提供關鍵科學依據。奇石樂傳感器的高頻響、緊湊設計與完整測量鏈解決方案，在極端短時沖擊工況下實現了高可靠性的數據采集，為研究方法的優化升級提供了核心支持。

奇石樂9051C型壓電式力傳感器——設計緊湊、剛度極高、分辨率（閾值）極低，有兩個校準量程，可通過單個電荷放大器實現數值求和

木結構復興，認知亟待更新

近年來，木結構建筑再度興起。曾經，木結構因火災風險被城市禁令拒之門外長達數個世紀，但防火技術的進步徹底改變了這一局面。更重要的是，每立方米木材可儲存約1噸二氧化碳，這使木結構建筑在碳匯層面的巨大潛力受到關注。

然而，自19世紀以來，由于鋼材與鋼筋混凝土在建筑領域一直占據主導地位，人們對木材作為建筑材料的認知相對滯后。盡管如此，木材用于住宅與宗教建筑的歷史已延續數百年，亞洲7至8世紀建造的木塔至今仍屹立不倒。如今，全球木結構建筑行業蓬勃發展，歐洲（尤其是德語國家與斯堪的納維亞地區）已成為核心區域，擁有成熟的設計規范與產業鏈。

蘇黎世聯邦理工學院的結構工程研究所木結構團隊，圍繞高層木結構建筑、防火技術、木-混凝土復合結構及結構強度等方向開展研究，其中部分項目與行業伙伴共同合作進行。

蘇黎世聯邦理工學院結構工程研究所借助奇石樂傳感器技術開展木結構沖擊載荷測試

從間接到直接，一次測量方法的升級

來自挪威的Alex Sixie Cao在攻讀博士期間專注于木材結構強度研究：“研究的目的是深入了解建筑在遭遇意外極端載荷事件時的表現——比如事故、爆炸、材料老化、沖擊載荷等情況。”

2021年至2023年，團隊在研究所結構工程實驗室完成了一系列膠合層壓木材（GLT）的沖擊載荷測試。實驗室配備長4.65米、重近3.5噸的大型擺錘沖擊錘及三點沖擊彎曲配置的木梁。

團隊最初采用基于能量的方法，通過擺錘沖擊木梁過程中的動能損失計算沖擊參數。擺錘配備了奇石樂的角度傳感器、高速攝像機及兩款不同的加速度計。“它們運行得很好，但從理論層面看，我們并未獲得預期的全部數據。”Cao回憶道，“因此我們決定增加奇石樂的力傳感器來直接測量沖擊力。”

這一轉變標志著測試方法從間接推算走向直接測量——用實測的力的數據替代能量損失推算，從根本上提升了數據的可靠性與可解讀性。

蘇黎世聯邦理工沖擊載荷測試裝置——擺錘與三點沖擊彎曲配置的木梁，奇石樂力傳感器分別安裝于左右固定裝置處

緊湊·高頻·可靠，奇石樂測量鏈的核心優勢

在與其他廠商產品的對比中，奇石樂的傳感器以體積小巧、頻率響應高、測量方案更可靠的特點脫穎而出。團隊最終選用了奇石樂的完整測量鏈解決方案。

奇石樂9051C型壓電式力傳感器可提供精準的高動態沖擊測量。 團隊選用8個該型號傳感器，其高剛度特性能夠精準測量高動態變化的沖擊力。在測試裝置中，4個傳感器分別安裝在固定木梁的支撐系統左右兩側邊緣，以矩形布局安裝于平板下方，有效減少彎曲效應的影響。傳感器設計極為緊湊，具備極高的剛度和極低的閾值分辨率，擁有兩個經過校準的測量量程，且可通過單個電荷放大器的虛擬通道功能輕松實現數值累加。

沖擊測試中，四個奇石樂9051C型壓電式力傳感器在支撐系統兩側以矩形布局安裝于平板下方，用于固定木梁

測量系統還包括5167A型LabAmp實驗室電荷放大器與DynoWare數據處理軟件，確保極端短時沖擊下的完整數據采集。由于沖擊持續時間僅約12毫秒、峰值載荷約350kN，電荷放大器每通道每秒10萬次的高速數據采集速率至關重要。

同時，奇石樂的全程技術支持是項目順利推進的重要保障。 Cao特別強調：“奇石樂在設備搭建中給予了極大幫助——他們預先安裝調試好傳感器，協助我們解決力測量的觸發問題，并在整個實驗過程中提供支持。”不止于設備的安裝調試，從實驗方案設計階段的選型建議，到實驗進行中的數據采集優化，再到后續的數據分析與解讀——奇石樂的現場技術支持與遠程響應貫穿始終。Cao對此評價道：“奇石樂的解決方案為研究成果增色不少——設備緊湊實用，對使用條件的要求也更為簡易。我們對奇石樂的支持服務非常滿意！他們響應迅速，每次解決問題的方式都切實推動了我們測試工作的順利開展。”

精準測量，為規范標準制定提供科學依據

2021年至2023年間，團隊共完成逾百次沖擊載荷測試，涵蓋云杉、山毛櫸等不同木材種類，以及膠合層壓木材（GLT）、層壓單板木材（LVL）等不同類型，還包括帶指接與不帶指接的木梁。

測試結果顯示，基于能量法與基于力法的測量結果存在顯著差異。目前加拿大渥太華大學基于爆炸載荷實驗的木材動態強度增長系數取值范圍為1.0至1.2，而蘇黎世聯邦理工的最新測試顯示：采用反作用力法得到的動態強度增長系數為2.1，采用能量法為3.0。

Cao指出：“深入研究這兩種方法的差異意義重大，只有這樣，在將研究成果納入木結構建筑規范標準前，才能基于堅實的科學依據做出決策。”不過，現階段將這些成果直接應用于結構設計標準還為時尚早，仍需更多研究來深入理解其原理。“我們的沖擊載荷測試工作進展順利，未來肯定會繼續推進，甚至可能將其作為一個獨立項目深入研究。”

奇石樂測量技術使蘇黎世聯邦理工的沖擊載荷測試能夠與加拿大渥太華大學的爆炸載荷測試進行直接對比，為研究方法優化提供了堅實的基礎。這一研究方法的持續優化，不僅有助于提升木結構建筑的效率與強度，還有望在巖石防護欄、公路護欄等木質防護結構的概念設計中發揮重要作用。