工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)第3章-量測(cè)技術(shù)

第三章 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)首先要搞清楚靜載試驗(yàn)要測(cè)哪些內(nèi)容？1.應(yīng)變、位移與變形測(cè)量2.力的測(cè)量3.裂縫測(cè)定對(duì)輸入與輸出數(shù)據(jù)的量測(cè)、輸入數(shù)據(jù)：試件所受到的外部作用，如力、位移和溫度等。輸出數(shù)據(jù)：試件的反應(yīng)，如應(yīng)變、應(yīng)力、裂縫、位移、速度、加速度等。數(shù)據(jù)的量測(cè)與方法人工測(cè)量、人工記錄儀器測(cè)量、人工記錄儀器測(cè)量、儀器記錄自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)量、記錄、處理概述和分析處理。3.1儀器設(shè)備分類按功能和使用情況：傳感器、放大器、顯示器、記錄儀、分析儀器、

儀和

系統(tǒng)等。按儀器用途：應(yīng)變計(jì)、位移傳感器、測(cè)力傳感器、傾角傳感器、頻率計(jì)和測(cè)振傳感器等。量測(cè)儀表主要性能指標(biāo)量程：儀表所能量測(cè)的最小至最大的量值范圍。最小分度值：儀表的指示所能 的最小測(cè)量值。精確度：儀表的指示值與被測(cè)值的符合程度。靈敏度：被測(cè)量的單位變化引起儀表示值的變化值。滯后：恒定環(huán)境條件下，起始值到最大值來回輸出的最大偏差值。4輸出值加載卸載輸入值應(yīng)變測(cè)量原理ε＝△

L/

L應(yīng)變測(cè)量方法電測(cè)和機(jī)測(cè)兩類3.2

應(yīng)變測(cè)量△

R△U構(gòu)件截面應(yīng)力值測(cè)定方法電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)變

應(yīng)力σ

＝

Eε

（或σ-ε關(guān)系曲線）ε應(yīng)變計(jì)電橋放大指示電阻應(yīng)變計(jì)1、電阻應(yīng)變計(jì)的原理及構(gòu)造（1）工作原理靈敏系數(shù)（2）構(gòu)造：敏感柵：將應(yīng)變變換成電阻變化量基底和覆蓋層：定位和保護(hù)電阻絲、絕緣粘結(jié)劑：固定敏感柵引出線：電橋接線2、電阻應(yīng)變片的分類及技術(shù)指標(biāo)（1）分類按柵極：絲式、箔式、半導(dǎo)體等。主要技術(shù)性能指標(biāo)標(biāo)距：敏感柵在縱軸方向的有效長度L。規(guī)格：以使用面積L×B表示。電阻值：應(yīng)變片阻值一般在120Ω左右。靈敏系數(shù)：抽樣確定。溫度適用范圍：主要取決于膠合劑的性質(zhì)。電阻應(yīng)變片分級(jí)依據(jù)：ZBY 117－82標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)一般不低于C級(jí)電阻應(yīng)變計(jì)型號(hào)規(guī)則類別、基底材料種類、標(biāo)準(zhǔn)電阻、敏感柵長度、敏感柵結(jié)構(gòu)形式、極限工作溫度、自補(bǔ)償代號(hào)（溫度和蠕變補(bǔ)償）及接線方式。如B

F350--3

AA

80

（23）

N6–X的含義是：(特指卡瑪箔))；;F:改性酚醛;A:聚酰亞胺;E:酚醛B:表示應(yīng)變計(jì)類別(B:箔式;T:特殊用途;Z:F:表示基底材料種類(B:玻璃纖維增強(qiáng)-縮醛;Q:紙浸膠;J:聚氨酯)；350:表示應(yīng)變計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電阻；3：表示敏感柵長度（mm）；AA：表示敏感柵結(jié)構(gòu)形式；80：表示極限工作溫度（℃）；VII.23：表示溫度自補(bǔ)償或彈性模量自補(bǔ)償代號(hào)(9:用于鈦合金;M23:用于鋁合金;11:用于合金鋼、馬氏體不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼;16:用于奧氏體不銹鋼和銅基材料;23:用于鋁合金;27:用于鎂合金;)；VIII.N6：表示蠕變自補(bǔ)償標(biāo)號(hào)(蠕變標(biāo)號(hào):T8，T6，T4，T2，T0，T1,T3,T5,N2，N4，N6，N8，N0，N1，N3，N5，N7，N9)；IX.X：表示接線方式(X:標(biāo)準(zhǔn)引線焊接方式;D:點(diǎn)焊點(diǎn);C:焊端敞開式;U:完全敞開式，焊引線;F:完全敞開式，不焊引線；X**:特殊要求焊圓引線，**表示引線長度；

BX**：特殊要求焊扁引線，**表示引線長度；Q**:焊接漆包線，**表示引線長度；

G**:焊接高溫引線，**表示引線長度)。103、電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)1粘貼要求：

1）測(cè)點(diǎn)基底平整、清潔、干燥；2

粘結(jié)劑的電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性及工藝性能良好，蠕變小，粘貼強(qiáng)度高，溫濕度影響?。煌唤M應(yīng)變計(jì)規(guī)格型號(hào)應(yīng)相同；應(yīng)變片的粘貼應(yīng)牢固，方位準(zhǔn)確，不含氣泡；粘貼前后阻值不改變；粘貼干燥后，敏感柵對(duì)地絕緣電阻一般不低于500MΩ；應(yīng)變線性好，保證應(yīng)變能正確傳遞。（2）粘貼方法及步驟（2）粘貼方法及步驟13（2）粘貼方法及步驟141516171819202122232425262728實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排[實(shí)驗(yàn)一]應(yīng)變片的粘貼技術(shù)時(shí)間：分批進(jìn)行，由 老師分班安排具體實(shí)驗(yàn)時(shí)間；地點(diǎn)：土木學(xué)院結(jié)構(gòu)大廳；由

、

、 老師負(fù)責(zé)；

：68054233各班聯(lián)系袁老師、宋老師、 本班具體實(shí)驗(yàn)時(shí)間?。?/p>

。注意：由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間可能安排在課余時(shí)間，教室上間不變！29實(shí)驗(yàn)一：應(yīng)變片粘貼技術(shù)30測(cè)量絕緣性能的兆歐表31測(cè)量絕緣性能的兆歐表32實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排[實(shí)驗(yàn)二]靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用時(shí)間：分批進(jìn)行，由 老師分班安排具體實(shí)驗(yàn)時(shí)間；地點(diǎn)：土木學(xué)院結(jié)構(gòu)大廳；由

、

、 老師負(fù)責(zé)；

：68054233各班聯(lián)系袁老師、宋老師、 本班具體實(shí)驗(yàn)時(shí)間！：

。注意：由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間可能安排在課余時(shí)間，教室上間不變！33實(shí)驗(yàn)二：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用34YJ-26靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3536前面板各部分功能說明：①電源開并（琴鍵自鎖開關(guān)）：按下此開關(guān)，儀器接通電源。②電源檢測(cè)開關(guān)（琴鍵無鎖開關(guān)）：按下此開關(guān)，紅色發(fā)光

二極管③便亮；如發(fā)光二級(jí)管很亮，說明干電池電源充足；如光發(fā)二級(jí)管較暗，說明干電池電源已不足。在儀器使用

過程中，一般不按下此開關(guān)。③發(fā)光二極管：見②說明。④基零開關(guān)：基零、標(biāo)定、測(cè)量開關(guān)為琴鍵互鎖開關(guān)。按下此開關(guān)，儀器顯示應(yīng)為0000或-0000,如不為零值可調(diào)節(jié)后機(jī)板上“調(diào)基零”電位器?。⑤標(biāo)定開關(guān)：按下此開關(guān)，儀器處于內(nèi)標(biāo)定狀態(tài)，并且為正值顯示，調(diào)節(jié)靈敏度電位器便可得到相應(yīng)的標(biāo)定值。內(nèi)標(biāo)定值與儀器輸入信號(hào)大小無關(guān)。37前面板各部分功能說明：⑥測(cè)量開關(guān)：按下此開關(guān)，儀器處于測(cè)量狀態(tài)。⑦靈敏度電位器：根據(jù)應(yīng)變片靈敏系數(shù)不同，可調(diào)節(jié)該電位器使儀器靈敏系數(shù)與應(yīng)變片靈敏系數(shù)為一致。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)電位器，增大靈敏系數(shù)；反之則減小靈敏系數(shù)。本儀器在設(shè)計(jì)時(shí)定

為：當(dāng)靈敏系數(shù)為2.00時(shí)，標(biāo)定值為15000με，靈敏系數(shù)與標(biāo)定值關(guān)系如表1所示。當(dāng)應(yīng)變片靈敏系數(shù)為表1中未列出的數(shù)值，則用戶根據(jù)

Kε=K’ε’原理求得相應(yīng)的標(biāo)定值，由上可知，當(dāng)

K=2.00，ε=15000με，在已知K’情況下可得K

'

'

30000

(

)⑧調(diào)節(jié)電位器：當(dāng)測(cè)量橋路處于不平衡狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)該電位器，使儀器顯示為0000或-0000。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)電位器，顯示朝正值增大方向變化；反之顯示朝負(fù)值增大方向變化。⑨顯示器：四位半液晶數(shù)字顯示，直接顯示應(yīng)變值（με)。當(dāng)儀器顯示為正值時(shí)，符號(hào)“+”不顯示出來；當(dāng)儀器顯示為負(fù)值時(shí)，符號(hào)“-”有顯示。38⑩接線柱組A、B、C、D1、D、D2：各接線柱與測(cè)量橋路各頂端的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示39從圖2可見，作為半橋測(cè)量時(shí)，D1、D、D2三點(diǎn)必須用連接片?短接起來，作為全橋測(cè)量時(shí)，D1、D、D2三點(diǎn)之間必須斷開，即去掉連接上?，單點(diǎn)測(cè)量時(shí)，A端與

B端之間，B端與C端之間分別接上工作片和補(bǔ)償片；多點(diǎn)測(cè)量時(shí)，A端與B端之間、B端與C端之間不接任何片子，而是通過預(yù)調(diào)平衡箱來實(shí)現(xiàn)。40(11)接口輸出座：從該座子上直接可得儀器

A/D轉(zhuǎn)換器(7135)上串行輸出信號(hào)，座子上 與串行輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示，用戶可根據(jù)需要，自行配打印接口等。41(12)預(yù)調(diào)箱插頭座：本儀器可直接與P10R-18型預(yù)調(diào)平衡箱相連接。五芯插頭座接線如圖4所示：42(13)、(14)外接直流穩(wěn)壓電源插頭座：當(dāng)本儀器不使用干電池，而直接用外接電源時(shí)，可用兩組相同的直流穩(wěn)壓電源（+4.50~+0.60)V直接

到這兩個(gè)座子上，干電池將自動(dòng)斷開。外接電源插頭線及座子正負(fù)極性分別由圖5和圖6所示。連接片：見⑩說明。調(diào)基零電位器：見前面板各部分功能說明④。4344為了使各個(gè)截面的彎曲應(yīng)力相同,則應(yīng)隨著彎矩的大小相應(yīng)地改變截面尺寸,以保持相同強(qiáng)度的梁,這種梁稱為等強(qiáng)度梁。DQL-450型等強(qiáng)梁等強(qiáng)度梁4546實(shí)驗(yàn)三：鋼桁架非破壞性靜載4748上節(jié)課內(nèi)容小結(jié)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)概述應(yīng)變測(cè)量應(yīng)變片的原理與構(gòu)造應(yīng)變片的分類與技術(shù)指標(biāo)應(yīng)變片的粘貼技術(shù)（1）粘貼要求、

（2）方法步驟（3）應(yīng)變電測(cè)法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：感受元件重量輕，體積小；信號(hào)傳遞迅速、靈敏度高；可遙測(cè)，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：連續(xù)長時(shí)間測(cè)量會(huì)出現(xiàn)漂移；粘貼技術(shù)比較復(fù)雜，工作量大；不能重復(fù)使用，消耗量也較大。應(yīng)變的其他量測(cè)方法與儀表（P32表3-1）（1）機(jī)測(cè)法（2）光測(cè)法50（2）光測(cè)法采用光測(cè)法(光纖布拉格光柵傳感器)與電測(cè)法(電阻應(yīng)變片)對(duì)梁進(jìn)行了同步檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：光測(cè)法比電測(cè)法具有更好的穩(wěn)定性和可靠性,檢測(cè)結(jié)果更加合理。因而光纖布拉格光柵傳感器等光測(cè)法在大型土木工程健康檢測(cè)方面具有更好的應(yīng)用前景。光纖光柵是一種新型的光子無源器件，它在1978年由

的Hill等人第一次制造出來，并被廣泛地運(yùn)用，改變了人們?cè)趥鞲衅髟O(shè)計(jì)方面的觀念。尤其是布拉格光纖光柵傳感器，由于它具有體積小，重量輕，穩(wěn)定性好，重復(fù)性好，易于光纖連接，光譜特性好，抗腐蝕，抗電磁干擾等特點(diǎn)，得到了廣泛研究。目前

的光纖光柵傳感器可以檢測(cè)的物理量有：溫度，應(yīng)變，壓力，位移，壓強(qiáng)，扭矩，加速度，電流，電壓，磁場，熱膨脹系數(shù)，等等。51根據(jù)耦合模理論，光纖布拉格光柵的中心反射波長可以表示為：式中neff為導(dǎo)模的有效折射率，Λ為光柵的周期。由上式可以看出，中心反射波長λB與有效折射率

neff和光柵周期Λ有關(guān)；有效折射率neff和光柵周期Λ會(huì)隨著溫度，壓力，應(yīng)變的變化而變化，從而根據(jù)中心反射波長的變化量來測(cè)量溫度，壓力，應(yīng)變等變化量。5253光纖布拉格光柵傳感器的工作原理光纖布拉格光柵使用波長位置轉(zhuǎn)換法探詢FBG光學(xué)傳感器使用可調(diào)激光源法探詢FBG光學(xué)傳感器55光纖布拉格光柵傳感器光纖布拉格光柵傳感器可對(duì)溫度的變化進(jìn)行精確的測(cè)量。此類傳感器具有測(cè)量精度高、定位能力強(qiáng)（可達(dá)到厘米

級(jí)）、監(jiān)測(cè)距離長（可達(dá)數(shù)十公里），可大規(guī)模復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)。5657典型測(cè)溫應(yīng)用領(lǐng)域隧道、橋梁、大壩發(fā)電站、變電站、地鐵站儲(chǔ)油

、各類倉庫、化工廠建筑、航天工業(yè)581.光纖光柵沉降傳感器性能指標(biāo)：量程:0~1000mm分辨率:2mm精度:±5mm592.光纖光柵應(yīng)變傳感器性能指標(biāo)量程:

±2500με分辨率:2με精度:±5με603.光纖光柵位移傳感器性能指標(biāo)：量程:

±30mm分辨率:0.1mm精度:±0.3mm61典型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域高鐵橋梁大壩62在石油井下探測(cè)的作用63644.靜態(tài)電阻應(yīng)變儀1

原理橋臂特性全橋與半橋（2）實(shí)用電路及其特點(diǎn)（P38表3-2）溫度補(bǔ)償提高靈敏度消除彎矩影響消除軸力影響4.1.2靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理靜態(tài)電阻應(yīng)變儀是個(gè)電橋。它的原理是先讓此橋路平衡，即輸出端電壓輸出為零，而后開始測(cè)試。當(dāng)四個(gè)橋臂電阻有阻值變化時(shí)，原來的橋路平衡被打破，輸出端即有電壓輸出。1.平衡條件：首先，找出平衡條件。由電工學(xué)可知:R3

R414R1

R2EER

RBDU

UBD

UAB

U

AD

I1,2

R1

I3,4

R4651

2

366(R

R

)(R

R

)4故只有R1R3-R2R4=0R1R3

R2

R4BDU

要平衡，即UBD=0所以平衡條件是

R1R3=R2R4

或

R1=R2

R3=

R42.橋臂特性當(dāng)四個(gè)橋臂電阻有阻值變化時(shí)，原來的橋路平衡被打破。橋臂電阻分別發(fā)生變化：ΔR1

、ΔR2

、ΔR3

、ΔR4則有：U故有：U故有：

U4

R

R

R2

34

1

E

R1R(1

C)BD4

R2

R3

R21

2

3

4

1R1

R2

R3

R4R

是一高階小量忽略不計(jì)R

R其中C

1

R4

43

1

24

R

R

RR

E

R1

R2

R3

RBDR由于：

R

K26714

KE

3

4BD則電阻應(yīng)變儀顯示的應(yīng)變即為：ε儀故有：此式給出了一個(gè)重要結(jié)論，即是電阻應(yīng)變儀的

“橋臂特性”。它表明：電阻應(yīng)變儀的兩相鄰橋臂的應(yīng)變量具有相減性；兩相對(duì)橋臂的應(yīng)變量具有相加性。應(yīng)用此儀器的橋臂特性即可做各類不同目的的應(yīng)變測(cè)量。

儀

3

412KE上式轉(zhuǎn)換：

4U

BD儀

1

2

3

4682.2.3電阻應(yīng)變儀的溫度補(bǔ)償技術(shù)溫度效應(yīng)眾所周知，物體隨著環(huán)境溫度的升高或下降是會(huì)發(fā)生熱脹冷縮的。例如，當(dāng)電阻應(yīng)變片粘貼在被測(cè)物上時(shí)，若溫度發(fā)生變化，如溫度升高，此時(shí)電阻應(yīng)變片的絲柵要膨脹的同時(shí)被測(cè)物體也要膨脹，由于兩者材料的線熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致膨脹程度有差異，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一附加應(yīng)力。產(chǎn)生的這一附加應(yīng)力即以上所指的“溫度效應(yīng)”。溫度補(bǔ)償法由于需要測(cè)得的是被測(cè)物受外力作用的應(yīng)變，而不是此附加應(yīng)力。因此須考慮消除此附加應(yīng)力。方法是：用一種材料與被測(cè)物體材料相同的物體作“補(bǔ)償塊”，在此“補(bǔ)償塊”上粘貼與被測(cè)物體一樣規(guī)格大小的電阻應(yīng)變片，且此補(bǔ)償塊是不受力的，并將此“補(bǔ)償塊”與被測(cè)物同處一溫度場，最后將被測(cè)物上的電阻應(yīng)變片（稱之為工作片）與“補(bǔ)償塊”上的電阻應(yīng)變片（稱之為補(bǔ)償片）接在電阻應(yīng)變儀（惠電橋）兩個(gè)相鄰的橋臂上，利用橋臂特性的“兩相鄰橋臂應(yīng)變量具有相減性”的特性，將附加應(yīng)力消除。這種消除附加應(yīng)力的方法稱之為溫度補(bǔ)償法。69t3t

4儀

N1

t1

t

2儀

N12.2.4電阻應(yīng)變儀的半橋測(cè)量法在應(yīng)變測(cè)量中，多采用電阻應(yīng)變儀的半橋測(cè)量。所謂半橋測(cè)量即電阻應(yīng)變儀惠 電橋的下半部分的兩個(gè)電阻是儀器的電阻（以下用陰影表示）構(gòu)成。半橋測(cè)量軸向拉（壓）應(yīng)變（1）直接法，在試件沿軸向方向粘貼一電阻應(yīng)變片(工作片）R1，在另一個(gè)不受力與試件材料相同且同處一溫度場的“補(bǔ)

償塊”上粘貼與同樣規(guī)格型號(hào)大小的電阻應(yīng)變片(補(bǔ)償片）R2。將兩電阻應(yīng)變片接在電阻應(yīng)變儀的兩個(gè)相鄰的橋臂上，組成半橋，由電阻應(yīng)變儀“橋臂特性”：儀

1

2

3

4

701

1

t

3t

2儀（2）提高靈敏度法，在試件沿軸向方向粘貼一電阻應(yīng)變片(工作片）R1，而后再與其橫向粘貼一與同樣規(guī)格型號(hào)大小的電阻應(yīng)變

片(工作片）R2。將兩電阻應(yīng)變片接在電阻應(yīng)變儀的兩個(gè)相鄰的橋臂上，組成半橋，由電阻應(yīng)變儀“橋臂特性”：儀

1

2

3

4N1儀

N1t

4N

2

儀

N1

t1

N

2

N171（3）消除附加彎曲變形法在實(shí)測(cè)軸向拉（壓）變形時(shí)，有時(shí)需考慮附加的彎曲變形（如施加軸向壓力時(shí)，由于所施加的壓力偏心而造成試件產(chǎn)

生附加彎曲變形），為消除此附加彎曲變形帶來的附加應(yīng)變，即可采用此法消除之。，在沿軸向方向試件兩側(cè)粘貼同樣規(guī)格大小的電阻應(yīng)變片R1、R2(工作片），在不受力的“補(bǔ)償塊”上粘貼同樣規(guī)格型號(hào)大小的電阻應(yīng)變片R1’R2’(補(bǔ)償片）。將兩個(gè)串聯(lián)的工作片與兩個(gè)串聯(lián)補(bǔ)償片接在電阻應(yīng)變儀的兩個(gè)相鄰的橋臂上，組成半橋，由電阻應(yīng)變儀“橋臂特性”：儀

1

2

3

4N12t

2

t3

t

4

2t1M

2t

2t1

N

2M

1

2

1

1

1

2

1

儀72儀

N1即消除了附加彎曲變形。在此需注意的是，εM1=-εM2，只說明兩者受力大小相等，方向相反。

N1

N

2M

1

M

2732.半橋測(cè)量彎曲應(yīng)變

(1)直接法如圖2.7(a)所示，在試件受彎處粘貼一電阻應(yīng)變片R1（工作片），在另一個(gè)不受力與試件材料相同且同處一溫度場的“補(bǔ)償塊”上粘貼與R1同樣規(guī)格型號(hào)大小的電阻應(yīng)變片R2（補(bǔ)償片）。如圖2.7(b)所示，將兩電阻應(yīng)變片接在電阻應(yīng)變儀的兩個(gè)相鄰的橋臂上，組成半橋，由電阻應(yīng)變儀“橋臂特性”：ε儀=ε1-ε2+ε3-ε4

則有：ε儀=（εM1+εt1）-εt2+εt3-εt4由于：εt1=εt2，εt3=εt4,故：ε儀=εM174(2)提高測(cè)量靈敏度法如圖2.8(a)所示，在試件受彎兩側(cè)粘貼同樣規(guī)格型號(hào)大小的電阻應(yīng)變片R1、R2（工作片1、2），如圖2.8(b)所示，將兩電阻應(yīng)變片接在電阻應(yīng)變儀的兩個(gè)相鄰的橋臂上，組成半橋，由電阻應(yīng)變儀“橋臂特性”：ε儀=ε1-ε2+ε3-ε4

則有：ε儀=（εM1+εt1）-（εM2+εt2）

+εt3-εt4由于：εM1=-εM2，則有：ε儀=2εM1故：εM1=ε儀/2它表明電阻應(yīng)變儀的顯示值是所求εM1的2倍，也即電阻應(yīng)變儀的靈敏度提高了2倍。75(3)消除軸向變形測(cè)彎曲應(yīng)變法如圖2.9(a)所示，在試件受彎兩側(cè)粘貼同樣規(guī)格型號(hào)大小的電阻應(yīng)變片R1、R2

。(工作片1、2)，如圖2.9(b)所示，將兩

電阻應(yīng)變片接在電阻應(yīng)儀的兩個(gè)相鄰的橋臂上，組成半橋，由電阻應(yīng)變儀“橋臂特性”：ε儀=ε1-ε2+ε3-ε4

則有：ε儀=（εM1+εN1+εt1）-（εM2+εN2+εt2）+εt3-εt4由于：εN1=εN2，εM1=-εM2，則有：ε儀=2εM1故：εM1=ε儀/2它表明電阻應(yīng)變儀的顯示值是所求εM1的2倍，也即電阻應(yīng)變儀的靈敏度提高了2倍,同時(shí)也消除了軸向應(yīng)變。772.2.5

靜態(tài)電阻應(yīng)變儀量測(cè)值的修正1.電阻應(yīng)變儀K值影響的修正：ε真K真=ε誤K誤2.導(dǎo)線過長（≥10米）影響的修正：ε真=(1+RL/R)ε儀或K儀=K×R/(RL+R)3.3

位移與變形測(cè)量結(jié)構(gòu)線性位移測(cè)量結(jié)構(gòu)位移：指構(gòu)件的撓度、側(cè)移、轉(zhuǎn)角、支座偏移等。1、接觸式位移計(jì)組成：測(cè)桿、齒輪、指針和彈簧等機(jī)械零件。性能指標(biāo)：刻度值、量程和允許誤差。類型刻度值/mm量程/mm允許誤差/mm千分表0.00110.001百分表0.015、10或300.01撓度計(jì)0.05 或0.150、100或3000.05或0.1百分表百分表原理及表座80千

分

表 及

表

座81千

分

表 讀

數(shù)82千

分

表 讀

數(shù)83標(biāo)定8？5應(yīng)變式位移傳感器原理2、位移測(cè)量的其他方法結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)變形測(cè)量轉(zhuǎn)角測(cè)定受檢的箱梁88箱梁靜載實(shí)驗(yàn)過程89測(cè)撓度903.4

力的測(cè)量設(shè)計(jì)荷載結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)所需測(cè)定的 要是荷載與支座反力，其次有預(yù)應(yīng)力施力過程中鋼繩（絲）的張力等。測(cè)量力的儀器分為機(jī)械式和電測(cè)式兩種。電測(cè)儀器具有體積小、反應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。1、荷載和反力測(cè)定荷載傳感器形式：拉伸型、壓縮型和通用型。部件：厚壁筒

放大系數(shù)：設(shè)計(jì)應(yīng)力靈敏度：彈性模量9293圖3.35為埋入式差動(dòng)電阻應(yīng)變計(jì)94圖3.36為振動(dòng)絲式應(yīng)變計(jì)。952、拉力與壓力的測(cè)定測(cè)力計(jì)基本原理：鋼制彈簧、環(huán)箍或受力后產(chǎn)生彈性變形，變形通過機(jī)械放大后，用指針度盤或位移計(jì)來反應(yīng)力的數(shù)值。標(biāo)定？97應(yīng)變式荷載傳感器原理圖應(yīng)變式傳感器接線端的確認(rèn)991001013.5

裂縫測(cè)定裂縫檢測(cè)裂縫檢測(cè)方法：

1）放大鏡或肉眼觀測(cè)讀數(shù)顯微鏡裂縫標(biāo)準(zhǔn)寬度板裂縫塞尺裂紋擴(kuò)展片脆漆涂層聲發(fā)射技術(shù)光彈貼片104便攜式裂縫寬度測(cè)量儀新品A5升級(jí)版激光測(cè)距儀D5

200米

帶傾斜角度測(cè)量3120.00元0.05m-200m+/-5

0

°

+/-1.0mm

+/-0.3

°106107獨(dú)有長距測(cè)量模式結(jié)構(gòu)試驗(yàn)量測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向：電腦聯(lián)機(jī)系統(tǒng)1101111122011大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目114115116117118119120盒121122第三章

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)小結(jié)應(yīng)變測(cè)量—應(yīng)變片、應(yīng)變儀位移測(cè)量—百分表、千分表、位移計(jì)變形測(cè)量—撓度計(jì)力的測(cè)量—荷重傳感器裂縫測(cè)定—讀數(shù)顯微鏡振動(dòng)測(cè)量—速度計(jì)、加速度計(jì)角度測(cè)量—傾角儀上述儀器與放大器、記錄儀組成的系統(tǒng)應(yīng)變片雖小，很多先進(jìn)的電量測(cè)儀器也少不了它！123二、 簡答題(p54)測(cè)量儀表通常有哪幾部分組成？測(cè)量技術(shù)包括哪些內(nèi)容？測(cè)量儀表的選用原則是什么？如何測(cè)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力？測(cè)量應(yīng)變時(shí)對(duì)標(biāo)距有何要求？常用的測(cè)量方法有幾種？電測(cè)應(yīng)變的理論根據(jù)是什么？何謂全橋測(cè)量和半橋測(cè)量？電橋的輸出特性是什么？電測(cè)應(yīng)變?yōu)槭裁匆獪囟妊a(bǔ)償？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？結(jié)構(gòu)的位移測(cè)點(diǎn)如何布置？測(cè)點(diǎn)布置時(shí)為什么首先要考慮結(jié)構(gòu)的整體變形？截面的轉(zhuǎn)角和曲率如何測(cè)量？裂縫測(cè)量主要有哪幾個(gè)項(xiàng)目？裂縫寬度如何測(cè)量？1243.6裂縫、應(yīng)變場應(yīng)變及溫度測(cè)定3.6.1裂縫檢測(cè)裂縫測(cè)量主要有以下兩項(xiàng)內(nèi)容：(1)開裂，即裂縫發(fā)生的時(shí)刻和位置

(2)度量，即裂縫的寬度和長度。開裂借助于放大鏡用肉眼觀察，刷純石灰水溶液。導(dǎo)電漆膜。裂縫寬度測(cè)常用讀數(shù)顯微鏡，其最小刻度值要求不大于0.05mm。寬度板比對(duì)。塞尺 等。除以上方法外，裂紋擴(kuò)展情況及擴(kuò)展速率,可采用下列的裂紋擴(kuò)展片等進(jìn)

量。(1)裂紋擴(kuò)展片；(2)聲發(fā)射技術(shù)；(3)光彈貼片測(cè)應(yīng)力條紋。1251263.6.2

溫度測(cè)量大體積混凝土澆筑后的溫度、預(yù)應(yīng)力混凝土反應(yīng)堆容器的溫度等都是很重要的物理量，由于這些溫度很難計(jì)算，只能用實(shí)測(cè)方法確定。量測(cè)混凝土溫度的方法，通常使用熱電偶或熱敏電阻。熱電偶的基本原理如圖3.41所示。1271283.7振動(dòng)測(cè)量儀器振幅、頻率、相位及阻尼是動(dòng)力試驗(yàn)中為獲得振型、自振頻率、位移、速度和加速度等振動(dòng)參量所需量測(cè)的基本參數(shù)。拾振器(或稱測(cè)振傳感器），它和靜力試驗(yàn)中的傳感器有所不同。振動(dòng)量測(cè)中的放大器不僅將信號(hào)放大,還可將信號(hào)進(jìn)行積分、微分和濾波等處理，可分別量測(cè)出振動(dòng)參量中的位移、速度及加速度。3.7.1拾振器的力學(xué)原理綜上所述，使用慣性式拾振器時(shí)，必須特別注意振動(dòng)體的工作頻率與拾振器的自振頻率之間的關(guān)系，當(dāng)ω/ω0>>1時(shí)，拾振器可以很好地量測(cè)振動(dòng)體的振動(dòng)位移；當(dāng)ω/ω0<<1時(shí),抬振器可以準(zhǔn)確地反映振動(dòng)體的加速度特性，對(duì)加速度進(jìn)行兩次積分就可得到位移。ω-被測(cè)振動(dòng)的圓頻率ω0

-質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的固有頻率

0

m129K1303.7.2測(cè)振傳感器拾振器除應(yīng)正確反映結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)外,還需不失真地將位移、加速度等振動(dòng)參量轉(zhuǎn)換為電量，輸人放大器。轉(zhuǎn)換的方式很多，有磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式、電容式、光電式、熱電式、電渦流式等等。131132目前，國內(nèi)應(yīng)用最多的拾振器多為慣性式測(cè)振傳感器，即磁電式速度傳感器和壓電式加速度傳感器。1333.7.2.1磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器是基于電磁感應(yīng)的原理制成，特點(diǎn)是靈敏度高、性能穩(wěn)定、輸出阻抗低、頻率響應(yīng)范圍有一定寬度。通過對(duì)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)參數(shù)的不同設(shè)計(jì),可以使傳感器既能測(cè)量非常微弱的振動(dòng),也能測(cè)比較強(qiáng)的振動(dòng)，是多年來工程振動(dòng)測(cè)量最常用的測(cè)振傳感器。134靈活運(yùn)用綜上所述，磁電式測(cè)振傳感器的輸出電壓是與所測(cè)振動(dòng)的速度成正比的，振動(dòng)的位移或加速度可以通過信號(hào)的積分或微分來實(shí)現(xiàn)。微積分電路（補(bǔ)）短接電感，輸出UC，實(shí)現(xiàn)積分短接電容，輸出UL

，實(shí)現(xiàn)微分速度波積分一次變位移波速度波微分一次變加速度波條件注：R>>容抗或R>>感抗135微積分電路原理微積分電路是由串入電路中的電阻、電容、電感元件所構(gòu)定律則成的，如圖4.8所示。其回路電流為I，由有：U

UR

UC

ULU