第三章_量測儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、第三章第三章 試驗量測技術(shù)與量測儀表試驗量測技術(shù)與量測儀表3.1 3.1 概述概述試驗試驗量測量測技術(shù)技術(shù)量測方法量測方法量測儀器量測儀器量測誤差分析量測誤差分析3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.1 3.2.1 量測儀表的基本組成量測儀表的基本組成感受部分感受部分放大部分放大部分顯示、記錄部分顯示、記錄部分3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.1 3.2.1 量測儀表的基本組成量測儀表的基本組成感受部分感受部分放大部分放大部分顯示、記錄部分顯示、記錄部分直接與被測對象直接與被測對象聯(lián)系，感受被測聯(lián)系，感受被測參數(shù)的變化并轉(zhuǎn)參數(shù)的變化并轉(zhuǎn)換和傳給放

2、大部換和傳給放大部分。分。將感受部分傳來將感受部分傳來的被測參數(shù)，通的被測參數(shù)，通過各種方式進(jìn)行過各種方式進(jìn)行放大。放大。將放大部分傳來的量測將放大部分傳來的量測結(jié)果，通過指針或屏幕結(jié)果，通過指針或屏幕等進(jìn)行顯示，或通過各等進(jìn)行顯示，或通過各種記錄設(shè)備將試驗數(shù)據(jù)種記錄設(shè)備將試驗數(shù)據(jù)或曲線記錄下來?；蚯€記錄下來。分析以下兩種儀器測量的區(qū)別？分析以下兩種儀器測量的區(qū)別？3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.2 3.2.2 量測儀表的基本量測方法量測儀表的基本量測方法偏位測定法偏位測定法零位測定法零位測定法根據(jù)量測儀表產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)或位移定出被測值，下面提到的百分根據(jù)量測儀表產(chǎn)生

3、的偏轉(zhuǎn)或位移定出被測值，下面提到的百分表、雙杠桿應(yīng)變儀及動態(tài)電阻應(yīng)變儀都屬于偏位法。表、雙杠桿應(yīng)變儀及動態(tài)電阻應(yīng)變儀都屬于偏位法。3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.2 3.2.2 量測儀表的基本量測方法量測儀表的基本量測方法偏位測定法偏位測定法零位測定法零位測定法用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去抵消未知物理量引起的偏轉(zhuǎn)，使被測量和標(biāo)用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去抵消未知物理量引起的偏轉(zhuǎn)，使被測量和標(biāo)準(zhǔn)量對儀器指示裝置的效應(yīng)經(jīng)常保持相等，指示裝置指零時的準(zhǔn)量對儀器指示裝置的效應(yīng)經(jīng)常保持相等，指示裝置指零時的標(biāo)準(zhǔn)量即為被測物理量，如天平。標(biāo)準(zhǔn)量即為被測物理量，如天平。思考：選擇儀器主要考慮哪些技術(shù)參數(shù)

4、思考：選擇儀器主要考慮哪些技術(shù)參數(shù)靈敏度、誤差、量測范圍等靈敏度、誤差、量測范圍等3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.3 3.2.3 量測儀表的主要性能指標(biāo)量測儀表的主要性能指標(biāo) 刻度值：刻度值：儀器指示裝置的最小刻度所指示的測量數(shù)值儀器指示裝置的最小刻度所指示的測量數(shù)值 量程：量程：儀器可以測量的最大輸入量與最小輸入量之間范圍。儀器可以測量的最大輸入量與最小輸入量之間范圍。 精確度：精確度：儀器指示值與被測值的符合程度。常以最大量程時的相儀器指示值與被測值的符合程度。常以最大量程時的相對誤差來表示精度，并以此來確定儀表的精度等級對誤差來表示精度，并以此來確定儀表的精度

5、等級一臺精度為一臺精度為0.20.2級的儀表，測量誤差不超過滿量程的級的儀表，測量誤差不超過滿量程的0.2%0.2%。3mm3mmDS3DS3水準(zhǔn)儀誤差是多少？水準(zhǔn)儀誤差是多少？ 靈敏度：靈敏度：單位輸入量所引起的儀表示值的變化。單位輸入量所引起的儀表示值的變化。 分辨率：分辨率：使儀器輸出量產(chǎn)生能觀察出變化的最小被測量。使儀器輸出量產(chǎn)生能觀察出變化的最小被測量。 對于不同用途的儀表，靈敏度單位各有不同，百分表的靈敏度對于不同用途的儀表，靈敏度單位各有不同，百分表的靈敏度為為mm/mmmm/mm。 滯后：滯后：儀表的輸入量從起始值增至最大值的測量過程稱為正行程，儀表的輸入量從起始值增至最大值的

6、測量過程稱為正行程，輸入量由最大值減至起始值的測量過程稱為反行程。同一輸入量正反輸入量由最大值減至起始值的測量過程稱為反行程。同一輸入量正反兩個行程輸出值間的偏差稱為滯后，常以滿量程中的最大滯后值與滿兩個行程輸出值間的偏差稱為滯后，常以滿量程中的最大滯后值與滿量程輸出值之比表示。量程輸出值之比表示。 零位溫漂：零位溫漂：零位溫漂指當(dāng)儀表工作中的工作環(huán)境溫度不為零位溫漂指當(dāng)儀表工作中的工作環(huán)境溫度不為2020度時零位度時零位輸出隨溫度的變化率。滿量程熱漂移是指當(dāng)儀表的工作環(huán)境不為輸出隨溫度的變化率。滿量程熱漂移是指當(dāng)儀表的工作環(huán)境不為2020度時滿度時滿量程輸出隨溫度的變化率。量程輸出隨溫度的變

7、化率。線性范圍：線性范圍：保持儀器的輸入量和輸出信號為線性關(guān)系時，輸入量的允許變保持儀器的輸入量和輸出信號為線性關(guān)系時，輸入量的允許變化范圍。在動態(tài)測量中，對儀表的線性度應(yīng)嚴(yán)格要求，否則測量結(jié)果將會化范圍。在動態(tài)測量中，對儀表的線性度應(yīng)嚴(yán)格要求，否則測量結(jié)果將會產(chǎn)生較大誤差。產(chǎn)生較大誤差。頻響特性：頻響特性：儀器在不同頻率下靈敏度的變化特性。儀器在不同頻率下靈敏度的變化特性。相移特性：相移特性：振動參量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號或經(jīng)放大、記錄后在時間上產(chǎn)振動參量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號或經(jīng)放大、記錄后在時間上產(chǎn)生的延遲叫相移。生的延遲叫相移。相移特性：相移特性：振動參量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號或經(jīng)放大、記錄

8、后在時間上產(chǎn)振動參量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號或經(jīng)放大、記錄后在時間上產(chǎn)生的延遲叫相移。生的延遲叫相移。若相移特性隨頻率而變化，則對于具有不同頻率成分的復(fù)合振動將引起輸若相移特性隨頻率而變化，則對于具有不同頻率成分的復(fù)合振動將引起輸出的電量的相位失真。常以儀器的相頻特性曲線來表示其相移特性。出的電量的相位失真。常以儀器的相頻特性曲線來表示其相移特性。思考：如何選擇儀器思考：如何選擇儀器預(yù)測最大撓度為預(yù)測最大撓度為20mm20mm3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.4 3.2.4 量測儀表的選用原則量測儀表的選用原則（1 1）符合測量所需的量程及精度要求。）符合測量所需的量程及

9、精度要求。 在選用儀表前，應(yīng)先對被測值進(jìn)行估算。一般應(yīng)使最大被測值在儀在選用儀表前，應(yīng)先對被測值進(jìn)行估算。一般應(yīng)使最大被測值在儀表的表的2/32/3量程范圍內(nèi)，以防儀表超量程而損壞。同時，為了保證測量精度，量程范圍內(nèi)，以防儀表超量程而損壞。同時，為了保證測量精度，應(yīng)使儀表的最小刻度值不大于最大被測值的應(yīng)使儀表的最小刻度值不大于最大被測值的5%5%。（2 2）動態(tài)試驗量測儀表，其線性范圍、頻響特性以及相移特性等都應(yīng)滿）動態(tài)試驗量測儀表，其線性范圍、頻響特性以及相移特性等都應(yīng)滿足試驗要求。足試驗要求。預(yù)測最大撓度為預(yù)測最大撓度為20mm20mm最大量程為最大量程為30mm30mm，最小刻度，最小刻

10、度1mm1mm3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.4 3.2.4 量測儀表的選用原則量測儀表的選用原則（3 3）對于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀表或傳感器，要求自重輕、體積小，不影響）對于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀表或傳感器，要求自重輕、體積小，不影響結(jié)構(gòu)的工作。特別注意夾具設(shè)計是否合理正確，不正確的安裝夾具使試結(jié)構(gòu)的工作。特別注意夾具設(shè)計是否合理正確，不正確的安裝夾具使試驗結(jié)果帶有很大的誤差。驗結(jié)果帶有很大的誤差。3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.4 3.2.4 量測儀表的選用原則量測儀表的選用原則（4 4）同一試驗中選用的儀器儀表種類應(yīng)盡可能少，分析原因？）同一

11、試驗中選用的儀器儀表種類應(yīng)盡可能少，分析原因？以便統(tǒng)一數(shù)據(jù)精度，簡化量測數(shù)據(jù)整理工作和避免差錯。以便統(tǒng)一數(shù)據(jù)精度，簡化量測數(shù)據(jù)整理工作和避免差錯。3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念（5 5）選用儀表時應(yīng)考慮試驗的環(huán)境條件。例如在野外試驗時儀表經(jīng)常受到風(fēng)吹日曬，）選用儀表時應(yīng)考慮試驗的環(huán)境條件。例如在野外試驗時儀表經(jīng)常受到風(fēng)吹日曬，周圍的溫度、濕度變化較大，宜選用機械式儀表。此外，應(yīng)從試驗實際需要出發(fā)選擇儀周圍的溫度、濕度變化較大，宜選用機械式儀表。此外，應(yīng)從試驗實際需要出發(fā)選擇儀器儀表的精度切忌盲目選用高精度、高靈敏度的儀表。一般來說，測量結(jié)果的最大相對器儀表的精度切忌盲目選

12、用高精度、高靈敏度的儀表。一般來說，測量結(jié)果的最大相對誤差不大于誤差不大于5%5%。3.3 3.3 儀表的率定儀表的率定儀表的率定：儀表的率定：為了確定儀表的精確度或換算系數(shù)，確定其誤差，需將儀為了確定儀表的精確度或換算系數(shù)，確定其誤差，需將儀表示值和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，這一工作稱為儀表的率定。率定后的儀表按表示值和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，這一工作稱為儀表的率定。率定后的儀表按國家規(guī)定的精度劃分等級。國家規(guī)定的精度劃分等級。u用來率定的標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)是國家計量機構(gòu)確認(rèn)、具有一定精度等級的專用用來率定的標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)是國家計量機構(gòu)確認(rèn)、具有一定精度等級的專用率定設(shè)備產(chǎn)生的。率定設(shè)備產(chǎn)生的。u率定設(shè)備的精確度等級應(yīng)比被率

13、定的儀器高；率定設(shè)備的精確度等級應(yīng)比被率定的儀器高；u思考，用于率定的設(shè)備應(yīng)該滿足什么條件？思考，用于率定的設(shè)備應(yīng)該滿足什么條件？3.3 3.3 儀表的率定儀表的率定u當(dāng)沒有專用率定設(shè)備時，可以用和被率定儀器具有同級精度標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)當(dāng)沒有專用率定設(shè)備時，可以用和被率定儀器具有同級精度標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)儀器相比較進(jìn)行率定。準(zhǔn)儀器相比較進(jìn)行率定。u標(biāo)準(zhǔn)儀器指精確度比被率定的儀器高，但不正常使用，因而其度量性標(biāo)準(zhǔn)儀器指精確度比被率定的儀器高，但不正常使用，因而其度量性能保持不變。能保持不變。u正在使用的儀器也必須定期進(jìn)行率定；正在使用的儀器也必須定期進(jìn)行率定；u在重要試驗開始前，也應(yīng)對儀表進(jìn)行率定；在重要試驗開

14、始前，也應(yīng)對儀表進(jìn)行率定；3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力測量應(yīng)力測量意義意義：應(yīng)力測量應(yīng)力測量方法方法：u鋼材：彈性階段的應(yīng)力；鋼材：彈性階段的應(yīng)力；3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測u混凝土：應(yīng)力混凝土：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是非線性的，測得應(yīng)變值后需在試驗前實應(yīng)變關(guān)系是非線性的，測得應(yīng)變值后需在試驗前實測的相同材料的應(yīng)力測的相同材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線上找出相應(yīng)的應(yīng)力值。應(yīng)變曲線上找出相應(yīng)的應(yīng)力值。借助測定應(yīng)變值，然后通過材料的借助測定應(yīng)變值，然后通過材料的 關(guān)系曲線或方程換算為關(guān)系曲線或方程換算為應(yīng)力值。應(yīng)力值。應(yīng)變應(yīng)變測量測量方法方法：3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變

15、）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測一般是用應(yīng)變計測出試件在一定長度范圍一般是用應(yīng)變計測出試件在一定長度范圍l內(nèi)的長度變化內(nèi)的長度變化 ，再計算，再計算出應(yīng)變值出應(yīng)變值應(yīng)力測量通常是應(yīng)變測量應(yīng)力測量通常是應(yīng)變測量lll /測出的應(yīng)變值實際上是標(biāo)距范圍測出的應(yīng)變值實際上是標(biāo)距范圍l內(nèi)的平均應(yīng)變。因此對于混凝土等內(nèi)的平均應(yīng)變。因此對于混凝土等非勻質(zhì)材料，都應(yīng)注意應(yīng)變計標(biāo)距非勻質(zhì)材料，都應(yīng)注意應(yīng)變計標(biāo)距l(xiāng)的選擇。的選擇。u結(jié)構(gòu)應(yīng)力梯度較大結(jié)構(gòu)應(yīng)力梯度較大時，應(yīng)變計標(biāo)距應(yīng)盡可能?。粫r，應(yīng)變計標(biāo)距應(yīng)盡可能??；3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測u混凝土結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)：應(yīng)變計標(biāo)距應(yīng)大于應(yīng)變計標(biāo)距應(yīng)大于23

16、倍最大骨料粒徑；倍最大骨料粒徑；u磚石結(jié)構(gòu)：磚石結(jié)構(gòu)：應(yīng)變計標(biāo)距應(yīng)大于應(yīng)變計標(biāo)距應(yīng)大于6皮磚；皮磚；u木結(jié)構(gòu)：木結(jié)構(gòu)：應(yīng)變計標(biāo)距不小于應(yīng)變計標(biāo)距不小于20cm；u鋼材等勻質(zhì)材料：鋼材等勻質(zhì)材料：應(yīng)變計標(biāo)距可取小些；應(yīng)變計標(biāo)距可取小些；應(yīng)變測量方法很多（參照課本應(yīng)變測量方法很多（參照課本P39，表，表3-1），其中最常用的是），其中最常用的是電阻應(yīng)變電阻應(yīng)變片片（簡稱應(yīng)變片）及接觸式引伸儀。（簡稱應(yīng)變片）及接觸式引伸儀。3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)變（非電量）應(yīng)變（非電量）電阻（電參量）電阻（電參量）3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測3.4.1 電阻應(yīng)變片的工

17、作原理電阻應(yīng)變片的工作原理AlR式中：式中：3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測當(dāng)電阻絲受到拉伸或壓縮后，如圖所示。當(dāng)電阻絲受到拉伸或壓縮后，如圖所示。兩邊取對數(shù)再微分后得：兩邊取對數(shù)再微分后得：金屬絲的電阻應(yīng)變原理金屬絲的電阻應(yīng)變原理AlR3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測u式（式（3-5）是利用電阻絲量測應(yīng)變的理論依據(jù)；）是利用電阻絲量測應(yīng)變的理論依據(jù)；u當(dāng)金屬電阻絲用膠貼在構(gòu)件上與構(gòu)件共同變形時，當(dāng)金屬電阻絲用膠貼在構(gòu)件上與構(gòu)件共同變形時， 即代表構(gòu)件的應(yīng)即代表構(gòu)件的應(yīng)變。變。u式（式（3-5）說明電阻絲感受的應(yīng)變和它的電阻相對變化成線性關(guān)系。）說明電阻絲感受的

18、應(yīng)變和它的電阻相對變化成線性關(guān)系。3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測3.4.2 電阻應(yīng)變片的構(gòu)造和性能電阻應(yīng)變片的構(gòu)造和性能電阻應(yīng)變片構(gòu)造示意圖電阻應(yīng)變片構(gòu)造示意圖1-1-引出線；引出線；2-2-覆蓋層；覆蓋層；3-3-電阻絲絲柵；電阻絲絲柵；4-4-基底基底構(gòu)造組成：構(gòu)造組成：覆蓋層覆蓋層：保護(hù)電阻絲免受劃傷并避免絲柵間短路；保護(hù)電阻絲免受劃傷并避免絲柵間短路；電阻絲電阻絲：一般采用直徑僅為一般采用直徑僅為0.025mm0.025mm左右的鎳鉻或左右的鎳鉻或 康銅細(xì)絲，端部用引出線和量測導(dǎo)線連接?？点~細(xì)絲，端部用引出線和量測導(dǎo)線連接。 基底基底： 使電阻絲和被測構(gòu)件之間絕緣并使

19、絲柵使電阻絲和被測構(gòu)件之間絕緣并使絲柵 定位。定位。（1 1）標(biāo)距）標(biāo)距l(xiāng) l為電阻絲柵在縱軸方向的有效長為電阻絲柵在縱軸方向的有效長度。度。電阻應(yīng)變片主要技術(shù)指標(biāo)：電阻應(yīng)變片主要技術(shù)指標(biāo)：（2 2）使用面積以標(biāo)距）使用面積以標(biāo)距l(xiāng) l乘絲柵寬度表示。乘絲柵寬度表示。（3 3）電阻值）電阻值R R一般按一般按120 120 設(shè)計，當(dāng)用非設(shè)計，當(dāng)用非120120歐應(yīng)變計時，應(yīng)進(jìn)歐應(yīng)變計時，應(yīng)進(jìn)行修正。行修正。（4 4）靈敏系數(shù)）靈敏系數(shù)K K為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，其值一般比單根電阻絲的靈為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，其值一般比單根電阻絲的靈敏系數(shù)敏系數(shù)K K0 0小，通常取小，通常取2.02.0左右

20、。左右。電阻應(yīng)變片主要技術(shù)指標(biāo)：電阻應(yīng)變片主要技術(shù)指標(biāo)：（5 5）應(yīng)變極限是應(yīng)變片保持線性輸出時所能量測的最大應(yīng)變值，主要）應(yīng)變極限是應(yīng)變片保持線性輸出時所能量測的最大應(yīng)變值，主要取決于金屬電阻絲的材料性質(zhì)，還和制作及黏貼用膠有關(guān)，一般情況下取決于金屬電阻絲的材料性質(zhì)，還和制作及黏貼用膠有關(guān)，一般情況下為為1%3%1%3%。（6 6）機械滯后指試件加載和卸載時應(yīng)變片（）機械滯后指試件加載和卸載時應(yīng)變片（R/R） 特性曲線不重特性曲線不重合的程度合的程度。電阻應(yīng)變片主要技術(shù)指標(biāo)：電阻應(yīng)變片主要技術(shù)指標(biāo)：（7 7）疲勞壽命。）疲勞壽命。（8 8）零飄是在恒定溫度環(huán)境中電阻應(yīng)變片的電阻值隨時間的變化

21、。）零飄是在恒定溫度環(huán)境中電阻應(yīng)變片的電阻值隨時間的變化。（9 9）蠕變是在恒定的荷載和溫度環(huán)境中，應(yīng)變片電阻值隨時間的變化。）蠕變是在恒定的荷載和溫度環(huán)境中，應(yīng)變片電阻值隨時間的變化。（1010）絕緣電阻是指電阻絲與基底間的電阻值。）絕緣電阻是指電阻絲與基底間的電阻值。各種電阻應(yīng)變計各種電阻應(yīng)變計3.4 3.4 應(yīng)力（應(yīng)變）量測應(yīng)力（應(yīng)變）量測3.4.3 電阻應(yīng)變儀的測量電路電阻應(yīng)變儀的測量電路K值：值：2.0左右；左右；0KRdR機械應(yīng)變：機械應(yīng)變：10-310-6；電信號微弱電信號微弱必須依靠必須依靠放大器放大器將信號放大將信號放大電阻應(yīng)變儀電阻應(yīng)變儀是電阻應(yīng)變片的專用放大器是電阻應(yīng)變片

22、的專用放大器靜態(tài)電阻應(yīng)變儀靜態(tài)電阻應(yīng)變儀電阻應(yīng)變儀電阻應(yīng)變儀根據(jù)應(yīng)變儀根據(jù)應(yīng)變儀工作頻率范圍工作頻率范圍動態(tài)電阻應(yīng)變儀動態(tài)電阻應(yīng)變儀3.4.3 電阻應(yīng)變儀的測量電路電阻應(yīng)變儀的測量電路電電阻阻應(yīng)應(yīng)變變儀儀測量電路測量電路放大器放大器相敏檢波器相敏檢波器電源電源測量電路中：測量電路中：電阻應(yīng)變片和電阻應(yīng)變儀之間的連電阻應(yīng)變片和電阻應(yīng)變儀之間的連接方法。接方法。u測量電路的測量電路的作用作用：將應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。：將應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。u測量電路的測量電路的分類分類：惠斯登電橋惠斯登電橋和和電位計式電位計式3.4.3 電阻應(yīng)變儀的測量電路電阻應(yīng)變儀的測量電

23、路靜態(tài)電阻應(yīng)變儀靜態(tài)電阻應(yīng)變儀1 1）應(yīng)變計粘貼技術(shù)）應(yīng)變計粘貼技術(shù)3.4.4 電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)應(yīng)變計粘貼要求：應(yīng)變計粘貼要求：（1 1）測點基底平整、清潔、干燥；）測點基底平整、清潔、干燥；（2 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，粘貼強度高，）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，粘貼強度高，溫濕度影響小；溫濕度影響??；（3 3）同一組應(yīng)變計規(guī)格型號應(yīng)相同；）同一組應(yīng)變計規(guī)格型號應(yīng)相同；（4 4）粘貼牢固、方位準(zhǔn)確、不含氣泡；）粘貼牢固、方位準(zhǔn)確、不含氣泡；（5 5）粘貼前后阻值不改變；）粘貼前后阻值不改變；（6 6）粘貼干燥后，敏

24、感柵對地絕緣電阻一般不低于）粘貼干燥后，敏感柵對地絕緣電阻一般不低于500M500M；（7 7）應(yīng)變線性好、滯后、零飄、蠕變等要小，保證應(yīng)變能正確傳遞。）應(yīng)變線性好、滯后、零飄、蠕變等要小，保證應(yīng)變能正確傳遞。3.4.4 電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)1）應(yīng)變計粘貼技術(shù)）應(yīng)變計粘貼技術(shù)應(yīng)變計是傳感元件，粘貼的質(zhì)量好壞對測量數(shù)據(jù)影響很大，粘貼技術(shù)要求十分應(yīng)變計是傳感元件，粘貼的質(zhì)量好壞對測量數(shù)據(jù)影響很大，粘貼技術(shù)要求十分嚴(yán)格，要求測點基底平整、清潔、干燥，粘貼基底的電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性及嚴(yán)格，要求測點基底平整、清潔、干燥，粘貼基底的電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性及工藝性能良好，粘貼強度高，溫濕度

25、影響小。選用的應(yīng)變計規(guī)格型號應(yīng)盡量相工藝性能良好，粘貼強度高，溫濕度影響小。選用的應(yīng)變計規(guī)格型號應(yīng)盡量相同，粘貼前后阻值不改變，粘貼干燥后，敏感柵對地絕緣電阻一般不低于同，粘貼前后阻值不改變，粘貼干燥后，敏感柵對地絕緣電阻一般不低于500M3.4.4 電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)應(yīng)變計粘貼方法：應(yīng)變計粘貼方法：一、試驗?zāi)康囊弧⒃囼災(zāi)康? 1、掌握電阻應(yīng)變片的選用原則及方法。、掌握電阻應(yīng)變片的選用原則及方法。2 2、學(xué)習(xí)常溫用應(yīng)變片的粘貼技術(shù)及預(yù)埋技術(shù)。、學(xué)習(xí)常溫用應(yīng)變片的粘貼技術(shù)及預(yù)埋技術(shù)。二、試驗儀表及器材二、試驗儀表及器材 1 1、萬用電表、兆歐表；、萬用電表、兆歐表；2 2、

26、試件；、試件； 3 3、粘結(jié)劑（、粘結(jié)劑（502502膠）；紙基應(yīng)變片；膠）；紙基應(yīng)變片； 4 4、砂布、棉球、丙酮、鑷子；、砂布、棉球、丙酮、鑷子； 5 5、電烙鐵、焊錫絲、引線等。、電烙鐵、焊錫絲、引線等。三、試驗方法及步驟三、試驗方法及步驟應(yīng)變計粘貼方法：應(yīng)變計粘貼方法：（一）應(yīng)變片的選擇與檢查（一）應(yīng)變片的選擇與檢查選擇：選擇：根據(jù)應(yīng)變片的工作環(huán)境、試件類型、測試儀器的要求等來選擇根據(jù)應(yīng)變片的工作環(huán)境、試件類型、測試儀器的要求等來選擇合適的應(yīng)變片。合適的應(yīng)變片。檢查：檢查：外觀檢查：外觀檢查：借助放大鏡肉眼檢查，應(yīng)變片應(yīng)無氣泡、霉斑、銹點，柵極應(yīng)借助放大鏡肉眼檢查，應(yīng)變片應(yīng)無氣泡、霉斑

27、、銹點，柵極應(yīng)平直、整齊、均勻；平直、整齊、均勻；阻值檢查：阻值檢查：用萬用電表檢查，應(yīng)無短路或斷路；用萬用電表檢查，應(yīng)無短路或斷路；用單臂電橋測量電阻值并分組。同一測區(qū)應(yīng)用阻值基本一致的應(yīng)變計，相用單臂電橋測量電阻值并分組。同一測區(qū)應(yīng)用阻值基本一致的應(yīng)變計，相差不大于差不大于0.5%。1、測點檢查、測點檢查檢查測點處表面情況，測點應(yīng)平整、無缺陷、無裂縫。檢查測點處表面情況，測點應(yīng)平整、無缺陷、無裂縫。（二）測點處理（二）測點處理3、清洗、清洗用棉花蘸丙酮或酒精等清洗，棉花干擦?xí)r無污染物。用棉花蘸丙酮或酒精等清洗，棉花干擦?xí)r無污染物。2、打磨、打磨用用1#砂布或磨光機打磨。表面達(dá)砂布或磨光機打

28、磨。表面達(dá)5，平整、無銹、無浮漿等，并不，平整、無銹、無浮漿等，并不使斷面減少。使斷面減少。鋼筋：鋼筋：除銹、刨光并用砂紙打成與測量方向呈除銹、刨光并用砂紙打成與測量方向呈450交叉細(xì)紋，用丙酮清洗干凈。交叉細(xì)紋，用丙酮清洗干凈。 砼：砼：先找平，再用砂布打平并用丙酮溶液清洗干凈。先找平，再用砂布打平并用丙酮溶液清洗干凈。4、打底、打底用環(huán)氧樹脂：鄰苯二甲酸二丁酯：乙二胺用環(huán)氧樹脂：鄰苯二甲酸二丁酯：乙二胺=100：（：（1015）：（）：（810）或環(huán)氧樹脂：聚酰胺或環(huán)氧樹脂：聚酰胺=100：（：（9010）。膠層厚度）。膠層厚度0.050.1mm，硬化后，硬化后用用0#砂皮磨平。砂皮磨平。

29、（二）測點處理（二）測點處理5、測線定位、測線定位用鉛筆等在測點上劃出縱橫中心線，縱線應(yīng)與應(yīng)變方向一致。用鉛筆等在測點上劃出縱橫中心線，縱線應(yīng)與應(yīng)變方向一致。（三）應(yīng)變計粘貼（三）應(yīng)變計粘貼1、上膠、上膠用鑷子夾應(yīng)變計引出線，在背面上一層薄膠，將片對準(zhǔn)放上。要求：用鑷子夾應(yīng)變計引出線，在背面上一層薄膠，將片對準(zhǔn)放上。要求：測點上十字中心與應(yīng)變計上的標(biāo)志應(yīng)對準(zhǔn)。測點上十字中心與應(yīng)變計上的標(biāo)志應(yīng)對準(zhǔn)。2、擠壓、擠壓在應(yīng)變計上蓋一小片玻璃紙，用手指沿一個方向滾壓，擠出多余膠水。在應(yīng)變計上蓋一小片玻璃紙，用手指沿一個方向滾壓，擠出多余膠水。要求：膠層應(yīng)盡量薄，并注意應(yīng)變計位置不滑動。要求：膠層應(yīng)盡量薄

30、，并注意應(yīng)變計位置不滑動。3、加壓、加壓快干膠粘貼，用手指輕壓快干膠粘貼，用手指輕壓12min，其它則適當(dāng)方法加壓，其它則適當(dāng)方法加壓12h。要求：。要求：膠層應(yīng)盡量薄，并注意應(yīng)變計位置不滑動。膠層應(yīng)盡量薄，并注意應(yīng)變計位置不滑動。（四）固化處理（四）固化處理1、自然干燥、自然干燥在室溫在室溫15以上，濕度以上，濕度60%以下以下12天。要求：膠強度達(dá)到要求。天。要求：膠強度達(dá)到要求。 2、人工固化、人工固化氣溫低、濕度大，則在自然干燥氣溫低、濕度大，則在自然干燥12h后，用人工加溫（紅外線燈照射或后，用人工加溫（紅外線燈照射或電熱吹風(fēng)）。要求：加熱溫度不超過電熱吹風(fēng)）。要求：加熱溫度不超過5

31、0，受熱應(yīng)均勻。，受熱應(yīng)均勻。 （五）粘貼質(zhì)量檢查（五）粘貼質(zhì)量檢查1、外觀檢查、外觀檢查借助放大鏡肉眼檢查。要求：應(yīng)變計應(yīng)無氣泡、粘結(jié)牢固、方位準(zhǔn)確。借助放大鏡肉眼檢查。要求：應(yīng)變計應(yīng)無氣泡、粘結(jié)牢固、方位準(zhǔn)確。 2、阻值檢查、阻值檢查用萬用電表檢查，應(yīng)無短路或斷路；用萬用電表檢查，應(yīng)無短路或斷路；用單臂電橋測量電阻值并分組。要求：電阻值應(yīng)與粘貼前基本相同。用單臂電橋測量電阻值并分組。要求：電阻值應(yīng)與粘貼前基本相同。3、絕緣度檢查、絕緣度檢查用兆歐表檢查應(yīng)變計與試件絕緣度。要求：一般量測應(yīng)在用兆歐表檢查應(yīng)變計與試件絕緣度。要求：一般量測應(yīng)在50M以上，惡劣以上，惡劣環(huán)境或長期觀測應(yīng)大于環(huán)境或

32、長期觀測應(yīng)大于500M。接入應(yīng)變儀觀察零點漂移。要求：不大于接入應(yīng)變儀觀察零點漂移。要求：不大于2 /15min。1、引出線絕緣、引出線絕緣應(yīng)變計引出線底下貼膠布或膠紙。要求：保證引出線不與試件形成短路。應(yīng)變計引出線底下貼膠布或膠紙。要求：保證引出線不與試件形成短路。（六）導(dǎo)線連接（六）導(dǎo)線連接2、固定點設(shè)置、固定點設(shè)置用膠固定端子或用膠固定電線。要求：保證電線輕微拉動時，引出線不斷。用膠固定端子或用膠固定電線。要求：保證電線輕微拉動時，引出線不斷。3、導(dǎo)線焊接、導(dǎo)線焊接用電烙鐵把引出線與導(dǎo)線焊接。要求：焊點應(yīng)圓滑、豐滿、無虛焊等。用電烙鐵把引出線與導(dǎo)線焊接。要求：焊點應(yīng)圓滑、豐滿、無虛焊等。

33、u根據(jù)環(huán)境條件，貼片檢查合格接線后，加防潮防護(hù)處理。防護(hù)一般用根據(jù)環(huán)境條件，貼片檢查合格接線后，加防潮防護(hù)處理。防護(hù)一般用膠類澆注或加布帶綁扎。膠類澆注或加布帶綁扎。u要求：要求：防潮必須覆蓋整個應(yīng)變計并稍大防潮必須覆蓋整個應(yīng)變計并稍大5mm左右；左右；防護(hù)應(yīng)能防機械損壞。防護(hù)應(yīng)能防機械損壞。 （七）防潮保護(hù)（七）防潮保護(hù)1、拌制防潮劑、拌制防潮劑 常用的防潮劑有環(huán)氧樹脂與聚酰胺按常用的防潮劑有環(huán)氧樹脂與聚酰胺按2：1或或3：2攪拌均勻，配制而成，還可用石臘與凡士林按攪拌均勻，配制而成，還可用石臘與凡士林按1：1配制，加配制，加熱熔化成液體，冷卻后使用。熱熔化成液體，冷卻后使用。2、涂抹、涂抹

34、將防潮劑均勻地涂在應(yīng)變片上，后用紗布一層層纏緊，使膠液從中滲出，膠層表面應(yīng)光滑，固化后即能起到防潮將防潮劑均勻地涂在應(yīng)變片上，后用紗布一層層纏緊，使膠液從中滲出，膠層表面應(yīng)光滑，固化后即能起到防潮防水的作用。防水的作用。1、簡述應(yīng)變片的選用原則。、簡述應(yīng)變片的選用原則。2、簡述貼片的操作方法及過程。、簡述貼片的操作方法及過程。3、如何進(jìn)行防潮防水的處理。、如何進(jìn)行防潮防水的處理。四、寫出試驗報告四、寫出試驗報告3.4.4 電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)電阻應(yīng)變片的使用技術(shù)2）溫度補償技術(shù)）溫度補償技術(shù)粘貼在試件測點上的應(yīng)變片所反應(yīng)的應(yīng)變值，除了試件受力的變形外，通常還粘貼在試件測點上的應(yīng)變片所反應(yīng)的應(yīng)變

35、值，除了試件受力的變形外，通常還包含試件與應(yīng)變片受溫度影響而產(chǎn)生的變形和由于試件材料與應(yīng)變片的溫度線包含試件與應(yīng)變片受溫度影響而產(chǎn)生的變形和由于試件材料與應(yīng)變片的溫度線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的變形等。膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的變形等。這種由于這種由于“溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)”所產(chǎn)生的應(yīng)變稱為所產(chǎn)生的應(yīng)變稱為“視應(yīng)變視應(yīng)變”，不是荷載效應(yīng)，不是荷載效應(yīng)，結(jié)構(gòu)試驗中常采用溫度補償方法加以消除。結(jié)構(gòu)試驗中常采用溫度補償方法加以消除。選用一個與試件材質(zhì)相同的溫度補償塊，用與試件工作應(yīng)變片選用一個與試件材質(zhì)相同的溫度補償塊，用與試件工作應(yīng)變片及相同的工藝粘貼，量測時放在試件同一溫度場中，用同樣導(dǎo)及相同的工藝粘貼，量測時

36、放在試件同一溫度場中，用同樣導(dǎo)線連接在橋路的工作橋臂上。線連接在橋路的工作橋臂上。根據(jù)電橋鄰臂輸出相減的原理，達(dá)到溫度效應(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)變得根據(jù)電橋鄰臂輸出相減的原理，達(dá)到溫度效應(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)變得以消除的目的。這個粘貼在溫度補償塊上，只發(fā)生溫度效應(yīng)的以消除的目的。這個粘貼在溫度補償塊上，只發(fā)生溫度效應(yīng)的應(yīng)變片，稱為溫度補償應(yīng)變片。應(yīng)變片，稱為溫度補償應(yīng)變片。溫度補償應(yīng)變片法橋路連接示意圖溫度補償應(yīng)變片法橋路連接示意圖工作片工作片補償片補償片UBDU一個溫度應(yīng)變片可以補償一個工作應(yīng)變片，稱單點補償，也可以補償多一個溫度應(yīng)變片可以補償一個工作應(yīng)變片，稱單點補償，也可以補償多個工作應(yīng)變片，稱為多點補償。個

37、工作應(yīng)變片，稱為多點補償。鋼結(jié)構(gòu)，材料的導(dǎo)熱性較好，應(yīng)變片通電后散熱較快，可以一個補償應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)，材料的導(dǎo)熱性較好，應(yīng)變片通電后散熱較快，可以一個補償應(yīng)變片連續(xù)補償變片連續(xù)補償10個應(yīng)變片，混凝土材料散熱差，一個補償應(yīng)變片連續(xù)補個應(yīng)變片，混凝土材料散熱差，一個補償應(yīng)變片連續(xù)補償工作應(yīng)變片不宜超過償工作應(yīng)變片不宜超過5個，最好用單點補償。個，最好用單點補償。思考鋼結(jié)構(gòu)和混凝土哪個可以單片補償多？思考鋼結(jié)構(gòu)和混凝土哪個可以單片補償多？2）溫度補償技術(shù)）溫度補償技術(shù)溫度補償應(yīng)變片法橋路連接示意圖溫度補償應(yīng)變片法橋路連接示意圖工作片工作片補償片補償片UBDU（1）溫度補償應(yīng)變片法）溫度補償應(yīng)變片法2）溫

38、度補償技術(shù)）溫度補償技術(shù)（2）應(yīng)變片溫度互補償法）應(yīng)變片溫度互補償法工作應(yīng)變片溫度互補償法橋路示意圖工作應(yīng)變片溫度互補償法橋路示意圖CR3R1R2R4ABD某些檢測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，存在機械應(yīng)變值相同，但應(yīng)變符合相反。比例關(guān)某些檢測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，存在機械應(yīng)變值相同，但應(yīng)變符合相反。比例關(guān)系已知，溫度條件又相同的系已知，溫度條件又相同的2個或個或4個測點，可以將這些應(yīng)變片按照符合個測點，可以將這些應(yīng)變片按照符合不同，分別接在相應(yīng)的鄰臂上，這些在等臂的條件下，即都是工作應(yīng)變不同，分別接在相應(yīng)的鄰臂上，這些在等臂的條件下，即都是工作應(yīng)變片，又互為溫度補償。片，又互為溫度補償。3）應(yīng)變測點的布置）應(yīng)變測點的布

39、置一般布置在最不利截面的應(yīng)力最大處一般布置在最不利截面的應(yīng)力最大處:l如最大彎矩截面的上、下表面；如最大彎矩截面的上、下表面；l剪力最大截面的中間高度處或彎矩剪力同時都較大處。剪力最大截面的中間高度處或彎矩剪力同時都較大處。l對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拉區(qū)混凝土在出現(xiàn)裂縫后便逐漸退出工作，應(yīng)在拉區(qū)對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拉區(qū)混凝土在出現(xiàn)裂縫后便逐漸退出工作，應(yīng)在拉區(qū)主筋上布置應(yīng)變片。主筋上布置應(yīng)變片?？刹捎每刹捎妙A(yù)埋應(yīng)變片預(yù)埋應(yīng)變片及及預(yù)埋木塊預(yù)埋木塊兩種方法。兩種方法。在澆注混凝土之前將應(yīng)變片貼在鋼筋上，在澆注混凝土之前將應(yīng)變片貼在鋼筋上，應(yīng)變片及其引出導(dǎo)線應(yīng)作防水防潮等妥善應(yīng)變片及其引出導(dǎo)線應(yīng)作防水

40、防潮等妥善處理。處理。用木塊在欲貼應(yīng)變片處留出位置，待混凝土達(dá)到強度后用木塊在欲貼應(yīng)變片處留出位置，待混凝土達(dá)到強度后取出木塊，貼上電阻應(yīng)變片。取出木塊，貼上電阻應(yīng)變片。缺點：缺點：木塊形成的空洞將損失一部分混凝土計算面積。木塊形成的空洞將損失一部分混凝土計算面積。3）應(yīng)變測點的布置）應(yīng)變測點的布置板殼結(jié)構(gòu)上個各點均受雙向應(yīng)力，且主應(yīng)力方向一般未知，每個測板殼結(jié)構(gòu)上個各點均受雙向應(yīng)力，且主應(yīng)力方向一般未知，每個測點應(yīng)布置三個應(yīng)變計。電阻應(yīng)變片可采用各種應(yīng)變花。點應(yīng)布置三個應(yīng)變計。電阻應(yīng)變片可采用各種應(yīng)變花。電阻應(yīng)變花電阻應(yīng)變花應(yīng)變花中各應(yīng)變片之間的夾角已在制造時，準(zhǔn)確固定，使用極為方應(yīng)變花中各

41、應(yīng)變片之間的夾角已在制造時，準(zhǔn)確固定，使用極為方便。便。當(dāng)板殼結(jié)構(gòu)本身及荷載都對稱時，通常只需要在半跨內(nèi)布置測點，當(dāng)板殼結(jié)構(gòu)本身及荷載都對稱時，通常只需要在半跨內(nèi)布置測點，另半跨僅需布置一些重要測點用來校核和比較。板殼試驗時，均布另半跨僅需布置一些重要測點用來校核和比較。板殼試驗時，均布荷載常加在結(jié)構(gòu)的上表面，因此可將測點布置在結(jié)構(gòu)的下表面，或荷載常加在結(jié)構(gòu)的上表面，因此可將測點布置在結(jié)構(gòu)的下表面，或?qū)⒑奢d位置在局部稍加調(diào)整，在上表面留出位置布置測點。將荷載位置在局部稍加調(diào)整，在上表面留出位置布置測點。當(dāng)結(jié)構(gòu)處于彈性階段時，可借助測定截面的應(yīng)變分布來確定該截面當(dāng)結(jié)構(gòu)處于彈性階段時，可借助測定截

42、面的應(yīng)變分布來確定該截面的內(nèi)力。此時只需要在截面上布置與未知內(nèi)力數(shù)量相等的應(yīng)變片便的內(nèi)力。此時只需要在截面上布置與未知內(nèi)力數(shù)量相等的應(yīng)變片便可，但是為了消除由于荷載或材料不均勻性引起的偏心影響以及?？?，但是為了消除由于荷載或材料不均勻性引起的偏心影響以及校核用，通常至少布置兩個對稱測點。核用，通常至少布置兩個對稱測點。剛架：剛架：剛架柱的彎矩為直線分布時，剛架柱的彎矩為直線分布時，可布置測定兩個截面的應(yīng)變；可布置測定兩個截面的應(yīng)變；剛架梁上彎矩為折線分布時需剛架梁上彎矩為折線分布時需量測三個截面的應(yīng)變。量測三個截面的應(yīng)變。PPPP12345桁架應(yīng)變測點布置桁架應(yīng)變測點布置桁架：桁架：上弦桿上弦

43、桿：軸力、橫向荷載：軸力、橫向荷載下弦桿和腹桿下弦桿和腹桿：僅受軸力：僅受軸力M1M2M3M4M512345框架應(yīng)變測點布置框架應(yīng)變測點布置P上述確定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法只適用于上述確定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法只適用于彈性階段彈性階段的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。零反彎點零反彎點12P對于對于鋼筋混凝土構(gòu)件鋼筋混凝土構(gòu)件，可由截面應(yīng)變確定構(gòu)件軸線上零反彎點的位置，可由截面應(yīng)變確定構(gòu)件軸線上零反彎點的位置，從而得出超靜定梁或框架的內(nèi)力圖形。從而得出超靜定梁或框架的內(nèi)力圖形。埋入式應(yīng)變計埋入式應(yīng)變計混凝土棱柱體混凝土棱柱體對于公路和鐵路橋涵等大體積混凝土結(jié)構(gòu)，常需量測混凝土內(nèi)部的應(yīng)對于公路和鐵路橋涵等大體積混凝土結(jié)構(gòu)，常需量測

44、混凝土內(nèi)部的應(yīng)力分布，需用力分布，需用埋入式應(yīng)變計埋入式應(yīng)變計。埋入式應(yīng)變計埋入式應(yīng)變計振弦式應(yīng)變計振弦式應(yīng)變計n使用各種埋入式應(yīng)變計，應(yīng)注意埋入式應(yīng)變計與混凝土材料之間的使用各種埋入式應(yīng)變計，應(yīng)注意埋入式應(yīng)變計與混凝土材料之間的剛度和熱膨脹的匹配問題，否則會引起應(yīng)力集中及過大的熱應(yīng)力輸出剛度和熱膨脹的匹配問題，否則會引起應(yīng)力集中及過大的熱應(yīng)力輸出使量測值失真。使量測值失真。n小結(jié)：小結(jié)：n儀表的主要參數(shù)，儀表的主要參數(shù)，n儀表選用原則儀表選用原則n應(yīng)力應(yīng)變測量。應(yīng)力應(yīng)變測量。 刻度值：刻度值： 量程：量程： 精確度：精確度： 靈敏度：靈敏度： 分辨率：分辨率： 滯后：滯后： 零位溫漂：零位溫

45、漂：頻響特性：頻響特性：線性范圍：線性范圍：相移特性相移特性1.1.主要參數(shù)主要參數(shù)2. 2. 量測儀表的選用原則量測儀表的選用原則（1 1）符合測量所需的量程及精度要求。）符合測量所需的量程及精度要求。（2 2）動態(tài)試驗量測儀表，其線性范圍、頻響特性以及相移特性等都應(yīng)滿）動態(tài)試驗量測儀表，其線性范圍、頻響特性以及相移特性等都應(yīng)滿足試驗要求。足試驗要求。（3 3）對于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀表或傳感器，要求自重輕、體積小，不影響）對于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀表或傳感器，要求自重輕、體積小，不影響結(jié)構(gòu)的工作。結(jié)構(gòu)的工作。（4 4）同一試驗中選用的儀器儀表種類應(yīng)盡可能少，）同一試驗中選用的儀器儀表種類應(yīng)盡可能少，

46、（5 5）選用儀表時應(yīng)考慮試驗的環(huán)境條件。）選用儀表時應(yīng)考慮試驗的環(huán)境條件。3. 3. 應(yīng)力應(yīng)變量測應(yīng)力應(yīng)變量測原理：原理：溫度補償應(yīng)變片法溫度補償應(yīng)變片法工作片工作片補償片補償片UBDU工作應(yīng)變片溫度互補償法工作應(yīng)變片溫度互補償法CR3R1 R2R4ABD溫度補償技術(shù)溫度補償技術(shù)剛架：剛架：剛架柱的彎矩為直線分布時，剛架柱的彎矩為直線分布時，可布置測定兩個截面的應(yīng)變；可布置測定兩個截面的應(yīng)變；剛架梁上彎矩為折線分布時需剛架梁上彎矩為折線分布時需量測三個截面的應(yīng)變。量測三個截面的應(yīng)變。PPPP12345桁架應(yīng)變測點布置桁架應(yīng)變測點布置桁架：桁架：上弦桿上弦桿：軸力、橫向荷載：軸力、橫向荷載下弦

47、桿和腹桿下弦桿和腹桿：僅受軸力：僅受軸力M1M2M3M4M512345框架應(yīng)變測點布置框架應(yīng)變測點布置P上節(jié)內(nèi)容提示上節(jié)內(nèi)容提示 刻度值：刻度值： 量程：量程： 精確度：精確度： 靈敏度：靈敏度： 分辨率：分辨率： 滯后：滯后： 零位溫漂：零位溫漂：線性范圍：線性范圍：頻響特性：頻響特性：相移特性：相移特性：3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.4 3.2.4 量測儀表的選用原則量測儀表的選用原則（1 1）符合測量所需的量程及精度要求。）符合測量所需的量程及精度要求。一般應(yīng)使最大被測值在儀表的一般應(yīng)使最大被測值在儀表的2/32/3量程范圍內(nèi)，應(yīng)使儀表的最小刻度值不量程范圍

48、內(nèi)，應(yīng)使儀表的最小刻度值不大于最大被測值的大于最大被測值的5%5%。（2 2）動態(tài)試驗量測儀表，其線性范圍、頻響特性以及相移特性等都應(yīng)滿）動態(tài)試驗量測儀表，其線性范圍、頻響特性以及相移特性等都應(yīng)滿足試驗要求。足試驗要求。3.2 3.2 量測儀表的基本概念量測儀表的基本概念3.2.4 3.2.4 量測儀表的選用原則量測儀表的選用原則（3 3）對于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀表或傳感器，要求自重輕、體積小，不影響）對于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀表或傳感器，要求自重輕、體積小，不影響結(jié)構(gòu)的工作。結(jié)構(gòu)的工作。（4 4）同一試驗中選用的儀器儀表種類應(yīng)盡可能少，）同一試驗中選用的儀器儀表種類應(yīng)盡可能少，（5 5）選用儀表時應(yīng)考

49、慮試驗的環(huán)境條件。）選用儀表時應(yīng)考慮試驗的環(huán)境條件。剛架：剛架：剛架柱的彎矩為直線分布時，剛架柱的彎矩為直線分布時，可布置測定兩個截面的應(yīng)變；可布置測定兩個截面的應(yīng)變；剛架梁上彎矩為折線分布時需剛架梁上彎矩為折線分布時需量測三個截面的應(yīng)變。量測三個截面的應(yīng)變。PPPP12345桁架應(yīng)變測點布置桁架應(yīng)變測點布置桁架：桁架：上弦桿上弦桿：軸力、橫向荷載：軸力、橫向荷載下弦桿和腹桿下弦桿和腹桿：僅受軸力：僅受軸力M1M2M3M4M512345框架應(yīng)變測點布置框架應(yīng)變測點布置P上述確定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法只適用于上述確定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法只適用于彈性階段彈性階段的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。零反彎點零反彎點12P對于對于鋼筋

50、混凝土構(gòu)件鋼筋混凝土構(gòu)件，可由截面應(yīng)變確定構(gòu)件軸線上零反彎點的位置，可由截面應(yīng)變確定構(gòu)件軸線上零反彎點的位置，從而得出超靜定梁或框架的內(nèi)力圖形從而得出超靜定梁或框架的內(nèi)力圖形？如何做？如何做？。3.5 3.5 位移量測位移量測u意義：意義：通過位移測定不僅可以了解結(jié)構(gòu)的剛度及其變化，還可以區(qū)分結(jié)構(gòu)的通過位移測定不僅可以了解結(jié)構(gòu)的剛度及其變化，還可以區(qū)分結(jié)構(gòu)的彈性和非彈性性質(zhì)。彈性和非彈性性質(zhì)。u主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：某一特征點某一特征點（一般為跨中或集中荷載下位移最大處）的荷載（一般為跨中或集中荷載下位移最大處）的荷載位位移曲線（圖移曲線（圖a a），以及），以及各特征荷載值下構(gòu)件各特征荷載值下

51、構(gòu)件縱軸線的撓度曲線（圖縱軸線的撓度曲線（圖b b）。）。P/KNP/KN（a a）f fz z/mm/mm結(jié)構(gòu)的位移曲線結(jié)構(gòu)的位移曲線（b b）下圖為各種位移量測儀表。其中常用的是機械百分表（千分表）、電子下圖為各種位移量測儀表。其中常用的是機械百分表（千分表）、電子百分表（又稱應(yīng)變式位移傳感器）及線性差動電感式位移計等。百分表（又稱應(yīng)變式位移傳感器）及線性差動電感式位移計等。3.5 3.5 位移量測位移量測 百分表（或千分表）百分表（或千分表） 電子百分表電子百分表各種測位移的儀表和方法各種測位移的儀表和方法各種測位移的儀表和方法各種測位移的儀表和方法機械式百分表機械式百分表3.5 3.5

52、 位移量測位移量測千分表千分表位移計位移計電子百分表電子百分表量程量程13mm量程量程50、100、200、300mm量程量程1030mmu當(dāng)當(dāng)位移較大位移較大時，可用時，可用多圈電位器多圈電位器。3.5 3.5 位移量測位移量測u水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀和和經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀也是量測大位移的方便工具，他們便于作多點和遠(yuǎn)也是量測大位移的方便工具，他們便于作多點和遠(yuǎn)距離量測。距離量測。u分度值為分度值為1mm1mm的的標(biāo)尺標(biāo)尺和磁尺和磁尺等也可用于大位移的量測。等也可用于大位移的量測。多圈電位器多圈電位器u利用激光測量高聳結(jié)構(gòu)物頂端位移是一種非接觸式量測方法。利用激光測量高聳結(jié)構(gòu)物頂端位移是一種非接觸式量測方法。

53、3.5 3.5 位移量測位移量測激光測位移激光測位移u選用位移量測儀表時，應(yīng)參考選用位移量測儀表時，應(yīng)參考事先估算的理論值事先估算的理論值，以防量程不夠或精度不滿足要求。以防量程不夠或精度不滿足要求。3.5 3.5 位移量測位移量測3.5 3.5 位移量測位移量測支座沉降對位移量測的影響支座沉降對位移量測的影響fc試驗梁 基礎(chǔ) 實測梁的變形曲線跨中撓度應(yīng)扣除支座沉降跨中撓度應(yīng)扣除支座沉降支座沉降支座沉降地面變形地面變形支座裝置和支座裝置和支墩間的間隙支墩間的間隙寬梁及板的對稱測點布置寬梁及板的對稱測點布置u對于寬度大于對于寬度大于60cm60cm的的梁或單向板梁或單向板，試驗時結(jié)構(gòu)可能因荷載在

54、平面外，試驗時結(jié)構(gòu)可能因荷載在平面外方向的不對稱而引起轉(zhuǎn)動變形，應(yīng)在試件兩側(cè)布置兩列位移量測儀表。方向的不對稱而引起轉(zhuǎn)動變形，應(yīng)在試件兩側(cè)布置兩列位移量測儀表。u量測構(gòu)件的撓度曲線量測構(gòu)件的撓度曲線時，沿構(gòu)件長度方向應(yīng)至少布置時，沿構(gòu)件長度方向應(yīng)至少布置5 5個位移計；個位移計；u對于板殼結(jié)構(gòu)對于板殼結(jié)構(gòu)，應(yīng)沿兩個方向分別布置位移測點；，應(yīng)沿兩個方向分別布置位移測點；u對于拱或剛架結(jié)構(gòu)對于拱或剛架結(jié)構(gòu)，還需測量支座的水平位移；，還需測量支座的水平位移；u對于桁架結(jié)構(gòu)對于桁架結(jié)構(gòu)，一般還需測定上弦桿出平面方向的水平位移，以觀，一般還需測定上弦桿出平面方向的水平位移，以觀測局部穩(wěn)定情況。測局部穩(wěn)定

55、情況。3.5 3.5 位移量測位移量測P/KNP/KN（a a）f fz z/mm/mm結(jié)構(gòu)的位移曲線結(jié)構(gòu)的位移曲線（b b）3.6 3.6 其它變形的量測其它變形的量測電阻片式傾角儀電阻片式傾角儀除應(yīng)變和位移外，截面轉(zhuǎn)角、曲率、相對滑移等變形性能都是結(jié)構(gòu)分除應(yīng)變和位移外，截面轉(zhuǎn)角、曲率、相對滑移等變形性能都是結(jié)構(gòu)分析的重要資料。析的重要資料。用千分表測曲率用千分表測曲率a ab b用千分表測截面傾角用千分表測截面傾角b ba alab arctan)(21abbf3.6 3.6 其它變形的量測其它變形的量測用千分表測擠壓和滑移用千分表測擠壓和滑移N NN NN Nbafxdxdy y用千分表

56、測扭角用千分表測扭角x=a3.7 3.7 裂縫量測裂縫量測連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測裂縫的發(fā)展連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測裂縫的發(fā)展監(jiān)測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的裂縫發(fā)生，以及裂縫的寬度、長度隨荷載的發(fā)展監(jiān)測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的裂縫發(fā)生，以及裂縫的寬度、長度隨荷載的發(fā)展情況，對于確定開裂荷載、研究結(jié)構(gòu)的破壞過程，尤其是研究預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗情況，對于確定開裂荷載、研究結(jié)構(gòu)的破壞過程，尤其是研究預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗裂及變形性能等都十分重要。裂及變形性能等都十分重要。裂縫測量的兩項裂縫測量的兩項內(nèi)容內(nèi)容3.7 3.7 裂縫量測裂縫量測開裂時刻與位置開裂時刻與位置裂縫寬度與長度裂縫寬度與長度判斷裂縫是否判斷裂縫是否出現(xiàn)的

57、方法：出現(xiàn)的方法：目測：目測：在構(gòu)件表面刷一層薄石灰漿，借助放大鏡用在構(gòu)件表面刷一層薄石灰漿，借助放大鏡用 肉眼觀察；肉眼觀察；連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測裂縫的發(fā)展連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測裂縫的發(fā)展3.7 3.7 裂縫量測裂縫量測缺點：不能直接定出破壞位置。缺點：不能直接定出破壞位置。為便于記錄和描述裂縫的發(fā)生部位，可在構(gòu)件表面劃分為便于記錄和描述裂縫的發(fā)生部位，可在構(gòu)件表面劃分505050mm50mm的方格。的方格。當(dāng)需要更精確的確定開裂荷載時，可在受拉區(qū)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計，監(jiān)當(dāng)需要更精確的確定開裂荷載時，可在受拉區(qū)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計，監(jiān)測第一條裂縫的產(chǎn)生。測第一條裂縫的產(chǎn)生。連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)

58、測裂縫的發(fā)展連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測裂縫的發(fā)展3.7 3.7 裂縫量測裂縫量測導(dǎo)電漆膜：導(dǎo)電漆膜：將一種具有小電阻值的彈性導(dǎo)電漆膜在經(jīng)過仔細(xì)清理的將一種具有小電阻值的彈性導(dǎo)電漆膜在經(jīng)過仔細(xì)清理的拉拉區(qū)砼表面涂成長區(qū)砼表面涂成長100200mm100200mm，寬，寬1012mm1012mm的連續(xù)搭接條帶，將其干燥后接的連續(xù)搭接條帶，將其干燥后接入電路，當(dāng)砼裂縫寬度擴展達(dá)入電路，當(dāng)砼裂縫寬度擴展達(dá)15um15um時，隨砼一起拉長的漆膜就出現(xiàn)火時，隨砼一起拉長的漆膜就出現(xiàn)火花直至燒斷；花直至燒斷；聲發(fā)射傳感器：聲發(fā)射傳感器：利用材料開裂時發(fā)射聲能所形成的聲波，將聲發(fā)射傳感器置于利用材料開裂時發(fā)射聲能

59、所形成的聲波，將聲發(fā)射傳感器置于試件表面或內(nèi)部，顯示記錄裂縫的出現(xiàn)。試件表面或內(nèi)部，顯示記錄裂縫的出現(xiàn)。3.7 3.7 裂縫量測裂縫量測裂縫裂縫寬度的量測：寬度的量測：裂縫寬度量測裂縫寬度量測儀器：儀器：讀數(shù)放大鏡，寬度標(biāo)尺讀數(shù)放大鏡，寬度標(biāo)尺裂縫寬度量測裂縫寬度量測方法：方法：用印有不同寬度線條的刻度標(biāo)尺和裂縫對比，來確定裂縫寬度。用印有不同寬度線條的刻度標(biāo)尺和裂縫對比，來確定裂縫寬度。讀數(shù)放大鏡讀數(shù)放大鏡寬度標(biāo)尺寬度標(biāo)尺量測裂縫寬度的儀器及標(biāo)尺量測裂縫寬度的儀器及標(biāo)尺裂縫測試儀裂縫測試儀3.8 3.8 力的測定力的測定荷載荷載及及超靜定結(jié)構(gòu)的支座反力超靜定結(jié)構(gòu)的支座反力是結(jié)構(gòu)試驗中經(jīng)常需要

60、測定的外力。是結(jié)構(gòu)試驗中經(jīng)常需要測定的外力。各種荷載量級的拉、壓測力傳感器都有定型產(chǎn)品可供選用。各種荷載量級的拉、壓測力傳感器都有定型產(chǎn)品可供選用。主要有機主要有機械式傳感器械式傳感器和和電測式傳感器電測式傳感器兩類；兩類；機械式：機械式：拉力測力計、壓力測力計、拉壓力測力計；拉力測力計、壓力測力計、拉壓力測力計；電測式荷載傳感器電測式荷載傳感器3.8 3.8 力的測定力的測定電測式（應(yīng)變式）：電測式（應(yīng)變式）：壓力傳感器、拉壓傳感器（較為常見，采用應(yīng)變計量壓力傳感器、拉壓傳感器（較為常見，采用應(yīng)變計量測方法，可自制）。測方法，可自制）。幾種測力計及傳感器幾種測力計及傳感器鋼環(huán)拉力計鋼環(huán)拉力計