第三節(jié)靜載試驗儀器設備

1、第三節(jié) 靜載試驗儀器設備 橋梁靜載試驗時需測結構的反力、應變、位移、傾角、裂縫等物理量，應選擇適當?shù)膬x器進行量測。常用的儀器有百分表、千分表、位移計、應變儀、應變計（應變片）、精密水準儀、經(jīng)緯儀、傾角儀、刻度放大鏡等。這些測試儀器按其工作原理可分為機械測試儀器、電測儀器、光測儀器等。機械式儀器具有安裝與便用方便、迅速、讀數(shù)可靠的優(yōu)點，但需要搭設觀腳手架，而且使用試驗人員較多，觀測讀數(shù)費時，不便于自動記錄；電測儀表安裝調試比較麻煩，影響測試的精度的因素也較多，但測試記錄儀，較方便，便于數(shù)據(jù)自動采集記錄，操作安全。荷載試驗應根據(jù)測試內容和量測值的大小選擇儀器，試驗前應對測試值進行理論分析估計，選擇

2、儀器的精度和量測范圍，同時滿足公路舊橋承載能力鑒定方法中對儀器精度和量測范圍的要求，本節(jié)介紹幾種常用的儀器設備。一、機械式位移計機械式位移計包括百分表、千分表及張線式位移和撓度計等；其構造和工作原理基本相同，主要區(qū)別在于精度和量程不同。百分表和千分表多功能義表、，與其它附屬裝置配套后可用于量測位移、應變、力、傾角等。1百分表的基本構造 2使用方法 使用時，百分表裝在表座上（目前大都采用磁性表座），表架安裝在臨時專門搭設的支架上，支架應具有一定的剛度，并與被測結構物分開。 將測桿觸頭抵在測點上，借助彈簧的使用，使其接觸緊密。當測點沿（或背向）測桿方向發(fā)生位移時，推動（或放松）測桿，使測桿的平齒帶

3、動小齒輪、小齒輪又和它同軸的大齒輪一起轉動，最后使指針齒輪和指針旋轉，經(jīng)過一系列放大之后；便在表盤上指示出位移值。 3便用時應汪意的事項 （1）使用時，只能拿取外殼，不得任意推動測桿，避免磨損機件，影響放大倍數(shù)。注意保護觸頭，觸頭上不得有傷痕。 （2）安裝時，要使測桿與欲測的位移的方向一致，或者與被測物體表面保持垂直。并注意位移的正反方向和大小，以便調節(jié)測桿，使百分表有適宜的測量范圍。 （3）百分表架要安設穩(wěn)妥，表架上各個螺絲要擰緊，但當頸夾住百分表的軸頸時，不可夾得過緊，否則會影響測桿移動。 （4）百分表安裝好，可用鉛筆頭在表盤上輕輕敲擊，看指針擺動情況。若指針不動或繞某一固定值在小范圍內左

4、右擺動，說明安裝正常。 （5）百分表使用日久或經(jīng)過拆洗修理后，必須進行標定，標定可在專門的百分表、千分表校正儀上進行。千分表與百分表使作方法完全相同。 4.用位移計測撓度與變位 用位移計測撓度或某點的位移時，要注意位移的相對性，位哆計的定點（表殼）和動點（測桿）必須分別和相對位移的兩點連妾。 位移針可裝在各種表架上，通常用頸箍夾住羨的軸頸，也可用其他方式將表殼或軸頸固定在某一個定點，測吁可直接頂住試件測點。 應用位移計量撓度與變位時，應注意下列問題： （1）作為固定位移計的不動點支架必須有足夠的剛性。采用磁性或萬能百分表架時，表架連桿不可挑出大長。因為位移汁測桿頂住測點時，有一定的反力壓在連桿

5、上，如果連桿或支架為柔性較大，就會在該壓力作用下產生變形。這樣，當結構變形付，儀表就不動或跳動，反映不出測點的真正位移值。 （2）位移計測桿與所量測的位移方向完全一致。測點表面需經(jīng)一定處理，如在混凝土、木材等表面粘貼小塊玻璃片或金屬薄片等，以避免結構變形后，由于測點垂直于百分表測桿方向的位移，而使位移計產生誤差。這種誤差有時會很大。如果上述方式還不足以消除誤差，則不應將位移測桿直接頂住測點，而須采用其他方式。（3）位移計使用前后要仔細檢查測桿上下活動是否靈活。由于灰塵落人或表架頸擰過緊等都會影響桿上下運動的靈活性。5用位移計測應變應變，就是結構上某區(qū)段纖維長度的相對變化（=L/L）。應變儀就是

6、用來測定這個長度變化的儀器。采用特制的夾具將位移計安裝在結構表面測定應變，具有精度高、量程大的特點。當應變值變化范圍很大或需用大標距測定應變時，采用這種裝置是非常合適的。固定位移計和頂桿的夾具，可用鋼、銅或鋁合金等制成，按照選定的標距以粘貼或預埋的方式固定在結構需量測應變的部位上。 粘貼是最常用的固定方式。在混凝土結構上貼夾具時，應先將混凝土表面用砂輪打磨，除去泥灰再用細砂布略為磨光，用丙酮等擦凈夕隨后用膠粘劑將夾具按選定的標距粘上，待膠粘劑固化后，即可安裝位移計進行量測。位移計應變量測裝置主要用于量測結構構件的軸向應變。常用的量測標距對混凝土為10-20m，對磚石砌體則更大。對受荷載后會發(fā)生

7、曲率變化的構件，不宜用位移計應變量測裝置來測定其表面的應變。因為位移計測桿與構件表面之間有一段距離，當構件發(fā)生曲率變化時，所測得的應變有時是虛應變（又稱視應變），同時頂桿與位移計測桿接觸點發(fā)生移動影響量測。因此，僅當構件截面變形滿足平截面假定，且曲率變化很小時，才能從所測得的虛應變值，推算出實際應變。二、手持式應變儀當需要在現(xiàn)場較長期連續(xù)地觀測結構的應變時，一般的應變儀不適用，手持式應變儀則比較適用。此儀器的主要部分是千分表，它固定在一根金屬桿上，其測桿則自由地頂在另一金屬桿的突出部分上、兩金屬桿之間用兩片富有彈性的薄鋼片相連，因而能平行地相對移動，每根金屬桿的一端帶有一個尖形插軸，兩插軸間的

8、距離L即儀器的標距。后二次讀數(shù)差即為結構在區(qū)段L內的變形L ，除以標距L即得桿件的應變值。儀器的各部分合理地選用不同膨脹系數(shù)的金屬制造，因而使儀器讀數(shù)受儀器本身的溫度影響得到最大限度的消除。 儀器不是固定在測點上，而是讀數(shù)對才安上去。因此，為了保證儀器工作穩(wěn)定可靠，標距兩端的小孔必須鉆得和儀器的插軸鋼尖相吻合。因測量時儀器鋼尖和測孔之間的按觸穩(wěn)定與否，直接影響到量測的準確性，如果測孔打得不標準，將使鋼尖和測孔的接觸極不穩(wěn)定，增大讀數(shù)誤差，甚至無法讀取穩(wěn)定的讀數(shù)。關于測孔的制作方法建議如下 （1）鋼結構可在桿件上直接鉆孔。 （2）圬工或木質構件則可粘貼特制的鋼腳標（用環(huán)氧樹脂粘接劑粘貼）。 使用

9、此種儀器，尚有一溫度影響問題，即在長期量測過程中，初讀數(shù)和加載數(shù)不可能在同一溫度條件下讀取，因此在量測讀數(shù)中不僅包含了受載應變。而且還包含了混度應變 t，為了從讀數(shù)中扣除溫度部分的影響，就要在量測過程中進行“溫度補償”。一般較常用的溫度補償辦法是采用與結構同一材料的“補償塊”，和桿件放在一起，同時取得讀數(shù)，從“補償塊”上取得的讀數(shù)為單純的溫度應變，并將此應變作為結構的溫度應變t。但是，補償塊與結構兩者體積差別極為懸殊，兩者對氣溫變化的敏感程度差別很大，由于補償塊體積小，能在短時間內跟上氣溫的變化，而結構表現(xiàn)為極大“滯后”。因此在氣溫變化較大時（例如白天尸照情況下）實際上無法起到補償作用。 為了

10、達到補償目的，根據(jù)量測的實踐，建議采取“橫向溫度補償法”。在布置測應變的測點的同時，在垂直方向布置測點。 量測時應注意：手持式應變儀操作簡單；但量測的精度會隨操作人員和每次操作方式的改變而改變，所以，量測時不宜更換使用者；要使儀器與試件表面垂直；每次對儀器施加的壓力要盡量相等，并使儀器插足時應在同一孔穴等，以減小量測誤差。三、水準管式傾角儀 水準管式傾角儀的構造，其原理是利用高靈敏度的永準管乘測定結構節(jié)點、截面或支座處轉角。水準管安置在彈簧片上，一端鉸接于基座彈簧片便另一端上升，但被測微計的微調螺絲頂住。將儀器用夾具裝在測點后，用微調螺絲使水準管的氣泡調平居中，結構變形后氣泡漂移，再轉動微調螺

11、絲使氣泡重新居中；度盤上前后二次讀數(shù)差即代表該測點的轉角。這種儀器最小讀數(shù)有的可達1”-2”，量程為30。 這種儀器的優(yōu)點為尺寸小，精度高，使用簡便。缺點是受外界溫度影響很大，且不宜受陽光爆曬，以免水準管爆裂。四、電阻應變儀 用電阻式應變儀測試橋梁結構應變時需用應變儀和電阻應變片（應變計）配合使用。 1電阻應變片 電阻應變片又稱電阻應變計，簡稱應變片或電阻片。它是非電量電測中最重要的變換器。 應變片電測法與其他測試方法比較，有如下的一些優(yōu)點。 靈敏度高。由于利用電阻片將非電器轉換電器，再經(jīng)電子儀器進行放大、顯示和記錄，所以能獲得很高的放大倍數(shù)，從而達到很高的靈敏度。電阻應變儀可以精確地分辨出1

12、 x 10-6應變，這個應變的量級對于鋼材而言相當于0.2MPa的應力。 電阻片尺寸小且粘貼牢固。這個特點十分重要。當前某些工程結構（如船體、橋梁、飛機、衍架等）進行全面的應力分析時，往往要測量數(shù)十點甚至數(shù)百點的應力，電阻片很容易大量粘貼使用。對于結構十分緊湊以至其他測量儀表（如杠桿引伸儀）根本無法安裝的情況下，電測法就能發(fā)揮很大的作用。尺寸大小另一個重要意義在于可以用來測量局部應力。現(xiàn)在電阻片的標距甚至可以小于1mm，這對于應力集中廈的測量比較合適。 電阻片質量小。這是一個突出的優(yōu)點。它使得電測不僅可以作靜態(tài)應力的測量，而且可以在動態(tài)應力分析方面發(fā)揮獨特作用。對一系列重要的動力學參數(shù)（如加速

13、度、振幅、頻率。沖擊力及爆炸壓力等）能夠比較精確地進行實驗研究。同時應變片的基長可以制作得很短，并且有根高的頻率響應能力、因此在應變梯度較大的構件上測量時仍能獲得一定的準確度。在高頻動應變測量中具有很好的動態(tài)響應。 可以在高溫（800-100）、低溫（-100-70）、高壓（上萬個大氣壓）、高速旋轉（幾千轉mm-幾萬轉mm）、核幅射等特殊條件下成功的使用。 此外，由于應變片輸出是電信號，就易于實現(xiàn)測量數(shù)字化和自動化。應變片已在實驗應力分析、斷裂力學、靜、動態(tài)試驗、宇航工程中都有廣泛的用途。 應變片電測法在用于對結構物表面應變測量時的主要缺點是：粘貼工作量大，重復使用困難等。為克服這些缺點，人們

14、利用電阻應變片的工作原理通過某種轉換器間接地測定出被測量的數(shù)值。這種轉換器稱為電阻式應變傳感器。 （1）電阻應變片的構造 繞線式應變片主要由敏感元件、基底、覆蓋層和引出線等幾部分組成。 敏感絲柵是應變片的主要元件，一般由康酮、鎳鉻合金制成。 基底和覆蓋層起定位和保護應變片幾何形狀的作用，也起到與被測試試件之間電絕緣作用。紙基常用厚度0.015-0.02mm機械強度高、絕緣性能好的紙張制作。膠基則用性能穩(wěn)定、絕緣度高、耐腐蝕的聚合膠制成。其它有特殊要求的應變片，可采用不同的材料做成基底。 引出線是用以連接導線的過渡部分，一般用直徑約為0.15-0.30mm的金屬絲。 粘結劑把絲柵基底和覆蓋層牢固

15、地粘結成一個整體。 （2）電阻應變片的分類 ： 、 應變片的種類很多，至今各種規(guī)格的應變片已有二萬多種。根據(jù)不同的方法，有如下的分類。此外，按敏感柵的長度分，有大標距應變片和小標距應變片；按敏感柵形狀分，有單軸應變片和應變花。還有各種特殊用途的應變片如防磁應變片、防水應變片、埋人式應變片、層式應變片、可拆式應變片、疲勞壽命片、測壓片、無基底式應變片、大應變片、裂縫探測片、溫度自補償應變片等。 金屬絲式應變片 金屬絲式應變片最常用的形式為絲繞式，又稱為圓角線柵式。它的制造設備和技術都較簡便，但橫向靈敏度較箔式應變片為大（橫向靈敏度會給測量帶來一定的誤差）。絲式應變片常用的金屬材料是康酮、鎳鉻合金

16、、鐵鎳鉻合金和鉑銥金等。箔式應變片 箔式應變片是由照相、光刻技術腐蝕成絲。它在性能上的優(yōu)點是散熱條件好，逸散功率大，可以允許較大電流、耐蠕變和漂移的能力強，易做成任意形狀，但它工藝較復雜，箔片的材料主要為康酮、鎳鉻合金等。 在兩向應力狀態(tài)時，需要測出一點的兩個或三個方向的應變，才可求出此測點的主應力的大小和方向。這就要使用粘貼在了個公共基底上，按一定方向布置的2-4個敏感柵組成的電阻應變片。這種應變片叫做電阻應變花、應變花或多軸應變片。 對于箔式應變片組成的應變花，因其橫向效應系數(shù)極小，故不考慮修正問題。對于由半圓頭絲繞式應變片組成的應變花，如果對測試結構要求不很嚴格的話，也不必考慮修正。 半

17、導體應變片 半導體應變片的外形。它的優(yōu)點是靈敏度高、頻率響應好、可以做成小型和超小型應變片。半導體應變片的出現(xiàn)為應變電測技術的發(fā)展開創(chuàng)了新的途徑。它的缺點是溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性不及金屬應變片等。 （3）金屬應變片的工作原理金屬應變片的工作原理在于導體的“電阻應變效應”。所謂電阻應變效應是指導體或半導體在機械變形（伸長或縮短）時，其電阻隨其變形而發(fā)生變化的物理現(xiàn)象金屬導體產生電阻應變效應，主要是因為電阻絲的幾何尺寸改變引起阻值的變化.（4）電阻應變片的選用 選用應變片時應根據(jù)應變片的初始參數(shù)及試件的受力狀態(tài)、應變梯度、應變性質、工作條件、測試精度要求等綜合考慮。 對于一般的結構試驗，采用120紙基

18、金屬絲應變片就可滿足試驗要求。其標距可結合試件的材料來選定，如鋼材常用5-20mm，混凝土則用40-150mm，石材用20-40mm。 對于有特殊要求的，可選擇特種應變片，如低溫應變片、高溫應變片、疲勞壽命片、裂紋探測片、應力片以及高壓、核輻射、強磁場等條件下使用的應變片。 （5）電阻應變片的粘貼技術 粘結劑 粘貼應變片用的粘結劑成為應變膠試件應變傳遞到應變片的敏感柵上。同時，其線性滯后、零飄、蠕變等特性在一定程度上還影響著應變片的一些工作性能。 對應變膠的性能要求是：粘結強度高（剪切強度一般不低于3-4MPa），電絕緣性能好，化學穩(wěn)定性及工藝性好等。在特殊條件下，還要考慮一些其他要求，例如耐

19、高溫、耐老化、耐介質（油、水、酸和堿等）、耐疲勞等。目前常用的應變膠分為有機膠和元機膠兩類。常溫下用有機膠，無機膠則用于高溫應變片的粘貼。 常規(guī)橋梁試驗粘貼應變片的應變膠一般為快干膠和熱固性樹脂膠等。 501快干膠和502快干膠是借助于空氣中微量水分的催化作用而迅速聚合固化產生粘結強度的。該類膠粘結強度能滿足橋梁應變測試要求，但隨生產廠家產品質量和存放時間長短，粘結強度差別很大，只能在低溫、干燥和避光的條件下保存。 環(huán)氧樹脂膠是靠分子聚合反應而固化產生粘結強度的。它有較高的剪切強度和防水性能，電絕緣性能好。它的主要成份是環(huán)氧樹脂，并酌量加入固化劑和增韌劑等配制而成。環(huán)氧樹脂膠可以自制，其配方是

20、：環(huán)氧樹脂100%鄰苯二甲酸二丁脂 5-20乙二胺 6%-7注意：乙二胺有毒，須通風操作。應變片的粘貼技術 應變片的粘貼是應變電測技術中一個很關鍵的環(huán)節(jié)，粘貼質量的好壞直接影響測量的結果。有時可能因某些主要測點的應變片失效，導致測量工作失敗。因此，必須掌握粘貼技術，保證測量結果的準確性和可靠性。粘貼時應掌握下列技術環(huán)節(jié)。 選片用放大鏡對應變片進行檢查，保證選用的應變片無缺陷和破損。同批試驗選用靈敏系數(shù)和阻值相同的應變片，采用兆歐表或萬用表對其阻值進行測量，保證誤差不大于0.5。 定位先初步畫出貼片位置、用砂布或砂輪機將貼片位置打磨平整，鋼材光潔度達到3-5.混凝土表面無浮漿，必要時涂底膠處理，

21、待固化后再次打磨。在打磨平整的部位準確畫出測點的縱、橫中心及貼片方向。 貼片用鑷子夾脫脂棉球蘸酒精（或丙酮）將貼片位置清洗干凈。用手握住應變片引出線，在其背面均勻涂抹一層膠水，然后放在測點上，調整應變片的位置，使其可準確定位。在應變片上覆蓋小片玻璃紙，用手指輕輕滾壓、擠出多余膠水和氣泡。注意不要使應變片位置移動。用手指輕按1-2min，待膠水初步固化后即可松手。粘貼質量較好的應變片，應是膠層均勻，位置準確。 干燥固化干燥才能固化，當氣溫較高，相對濕度較低的短期試驗，可用自然干燥，時間一般1-2d。人工干燥：待自然干燥12小時后、用紅外線燈烘烤，溫度不要高于50；還要避免驟熱）烘干到絕緣電阻符合

22、要求時為止。 應變片的防護在應變片引線端貼上接線端子，把應變片引線和連接導線分別焊在接線端子上，然后立即涂防護層，以防止應變片受潮和機械損傷，受潮會影響應變片的正常工作，故防潮就顯得十分重要。應變片受潮的程度不易直接測量，一般用應變片和結構表面的絕緣電阻值來判斷。絕緣電阻值高能保證測量精度，但要求過高會高增加防潮難度和工作量。一般靜態(tài)測量絕緣電阻應大于200m，動態(tài)測量可以稍小于200M，長期觀測和高精度要求的測量應大于500M。 （1）測量電路 測量電路是應變儀的重要組成部分，其作用是將應變片的龜阻變化轉換為電壓（或電流）的變化。在特殊情況下，應根據(jù)測量的目的和具體要求自行設計測量電路。應變

23、片電測一般采用兩種測量電路，一種是電位計式電路，一種是橋式電路，通常采用惠斯登電橋。電位計式電路，常在沖擊測量等場合使用，而且其阻值變化與輸出電壓的關系不是線性關系，在特定情況下可以滿足試驗要求。本節(jié)只討論橋式電路原理及測試辦法。 橋式電路也稱應變電橋，其測量電路能精確地測量極其微小的電阻變化。例如我們假設用阻值R=l20、靈敏系數(shù)K2的應變片測量某一網(wǎng)結構，若鋼材的彈模E=2 x 105MPa，當某點應力為100MPa時，根據(jù)電阻應變片的阻值與應變的關系即如要求測量精度為1，那么測量電阻變化的應變刻度就要求不大于0.001，這就產生了測量靈敏度要求高而量程又要求大的矛盾。在橋式電路中，采用惠

24、斯登電橋就解決了這一矛盾。惠斯登電橋具有四個電阻，其中任一個都可以是應變片電阻，電橋的對角接人輸入電壓，另一對角來測量輸出電壓。電橋的一個特點是，四個電阻達到某一關系時，電橋輸出為零，這樣我們就能應用很靈敏的檢流計來測量輸出。由于這一特點使電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。 根據(jù)電橋的測量電路，對應變電橋的測量方法有下列幾種。 單點測量單點測量時，組成測量電橋的四個電阻中，Rl為電阻片電阻，其余三個為精密電阻（無電阻變化），則 半橋測量其方法是將半橋接電阻片，另半橋為精密電阻（R3=R4=0 ），則 全橋測量其方法是組成測量電橋的四個電阻全由電阻片組成，即 根據(jù)應變電橋測量電路的分析，所建立的

25、這些基本關系式表明了電橋的輸出與橋臂電阻（由測量的接片需要可為電阻片和精密電阻組橋）的相對增量RR或應變成正比的關系。由此也可看出，電橋的增減特性：相鄰的輸出符號相反，電橋輸出具有相減特性；相對兩臂符號相同，電橋輸出具有相加特性。 根據(jù)電橋的這些特性，我們就可以采用不同的測量（電阻片接線）方法進行選擇。 （2）電阻應變儀 電阻應變儀按使用內容不同，分為靜態(tài)應變儀、動態(tài)應變儀和靜動態(tài)應變儀。下面介紹常用兩種靜態(tài)電阻應變儀。 國產YJS-14型靜態(tài)數(shù)字應變儀 YJS-14型靜態(tài)數(shù)字應變儀是一種靜態(tài)應變自動測量裝置，能自動平衡（或不需平衡）。自動換點、自動測量、數(shù)字顯示和自動打印，并可與計算機聯(lián)機進

26、行數(shù)據(jù)處理。YJS-14型主要由五個部分組成。 a.轉換器它在控制器控制下將各測點依次接人橋路，以便進行測量。 b.電阻應變儀由橋壓線性放大器和數(shù)字電壓表組成。測點經(jīng)自動切換裝置接人，信號經(jīng)過載保護單元鑒別后進入放大器，經(jīng)線性放大、解調和濾波成為直流信號送人積分型AD轉換器轉換成8-4-4-1碼數(shù)字量。 c.運算器由貯存和運算兩單元組成。貯存單元用來保存測量前由于橋路初始不平衡而引起的數(shù)據(jù)信息，并在運算時迅速提供給運算單元，配合測量過程進行特定的加法、減法和乘法運算。 d控制器包括采樣控制和數(shù)字鐘兩部分。它以不同的速率發(fā)出測量指令，通過應變儀和運算器，對各類測點進行定時、定點、定區(qū)間的測量和修

27、正。 e.輸出裝置分為打印輸出和信息輸出兩種。根據(jù)需要可由專用插口與紙帶穿孔器、數(shù)字磁帶機或同電子計算機聯(lián)接。YJS-14型數(shù)字應變測量裝置的工作過程就是把應變測點組成惠斯登橋路。電橋的初始不平衡采用初始值存貯的辦法，即把每一個測點的初始不平衡值通過放大和AD轉換器轉換成數(shù)字信號，記人對應序號內存中。在測量時，測量信號也轉換成數(shù)字信息送人運算器，運算器從內存中取出對應測點的轉換或測量區(qū)段的選擇）均由控制器控制。 YJS-14型數(shù)字應變測量裝置最多可聯(lián)四臺轉換器，每臺100點共400點。儀器測點電阻值按120設計，但對60-1000的應變片也適用，其非線性影響由運算器逐點在測量中修正。可任意控制

28、轉換測點位置，可任意選定轉換或啟動方式（自動或手動轉換，定時自動啟動或手動啟動）。測點轉換速度為每點0.15s、0.25s、0.45s、0.85s、1.65s、3.25s、6.45s共七檔。分辨率，A級為2微應變字；B級為1微應變字。靈敏系數(shù)K值在1.5-3之間可調。最大量程為0至l9998微應變。 日本產7V08數(shù)據(jù)采集儀 7V08型數(shù)據(jù)采集儀是應變儀的換代產品，也是80年代較先進的產品之一。該儀器是由單板機組成的一個計算機控制系統(tǒng)，可由鍵盤或面板觸摸功能鍵直接輸出數(shù)據(jù)或程序，主要是通過接口來輸出模擬信號（電壓、電流、應變、溫度等），并通過AD轉換來完成存儲、記錄、轉換、運算和輸出。其測試過

29、程如下： 該系統(tǒng)按線掃描箱采用直流電橋，因此，分布電容等不影響電橋平衡。在測試現(xiàn)場用接線箱連接，在100mm內連接電纜可與應變儀連接，測試數(shù)據(jù)記錄和一次計算可進行程序控制或按鍵控制。 7V08型數(shù)據(jù)采集儀最大測點為1000點，掃描速度可由程序選擇（不小于100點11.2秒）。整個測試文件編制、測試曲線繪制等均可用程序調用。計算機除直接配備熱敏打印機輸出或磁盤記錄外，還配備了國際通用標準的RS-232接口、GP-1B接口等。因此，該機引人國內后較受歡迎，測試計算都可使用。3電阻應變測量的溫度補償 用應變片測量應變時，它除了能感受試件受力后的變形外，同樣也能感受環(huán)境溫度變化，并引起電阻應變儀指示部

30、分的示值變動，這稱為溫度效應。溫度變化從兩方面使應變片的電阻值發(fā)生變化。第一是電阻絲溫度改變t（），其電阻將會隨之而改變R。 R=1Rt式中：1一一電阻絲的電阻溫度系數(shù)（/） R一一應變片的變原始電阻值（）第二是因為材料與應變片電阻絲的線膨脹系數(shù)不相等，但二者又粘合在一起，這樣溫度改變t（）時，應變片中產生了溫度應變，引起一附加的電阻的變化R。式中：Kt一一貼好的應變絲對溫度應力的靈敏系數(shù)，； j一一試件材料的線膨脹系數(shù)（1/） 電阻絲的線膨脹系數(shù)（1/）。因此，總的溫度效應是二者之和：式中： 占好的應變片總的電阻溫度系數(shù)。溫度效應的應變值為： 這個t 稱視應變。當采用鎳鉻合金絲做成的應變片進

31、行測量時，溫度變動1，會在鋼材（E=2.1 x l05MPa）中產生相當于1.5MPa左右的應力示值變動，這是不能忽視的，必須加以消除。消除溫度效應的應變值主要是利用惠斯登電橋橋路的特性進行，稱為溫度補償。 如圖5-17所示，在電橋的BC臂上接一個與測量片R1同樣阻值的溫度補償應變片R2（簡稱補償片）。測量應變片R1（簡稱工作片）貼在受力構件上，它既受應變作用又受溫度作用，故R1是由兩部分組成。即：R1=R+Rt 補償片R2貼在一個與試件材料相同并置于試件附近，具有同樣溫度變化條件但不承受外力作用的小試塊上，它只有R2=Rt的變化。此時，電橋對角線上的電流計的反應 為R1-R2R，測得結果僅是

32、試件受力后產生應變值，而溫度效應所產生的視應變就消除了。在實際工作中，為保證補償效果，對補償片的設置應考慮如下因素。 （1）補償片與工作片應該是同批產品，具有相同電阻值、靈敏系數(shù)和幾何尺寸。 （2）貼補償片的試塊材料應與試件的材料一致，并應做到熱容量基本相等。如是混凝土材料，則需同樣配合比和在同樣條件下養(yǎng)護。 （3）補償片的貼片、干燥、防潮等處理工藝必須與工作片完全一致。（4）連接補償片的導線應與連接工作片的導線同一規(guī)格。同一長度，并且相互平列靠近布置或捆扎成束。 （5）補償片與工作片的位置應盡量接近，使二者處于同樣溫度場條件下，以防不均勻熱源的影響。 （6）補償片的數(shù)量多少，根據(jù)試驗材料特性、測點位置、試驗條件等決定。一般情況下，鋼結構可用一個補償片同時補償10個工作片。對混凝土材料或木材可用一個補償片補償5-10個工作片。如果要求嚴格或者是某些測點所處條件特殊時，應單獨補償，以盡量減少因補償片連續(xù)工作而工作片間斷工作所造成的溫差影響。 上述橋路補償?shù)闹饕獌?yōu)點是方法簡單、適用經(jīng)濟，在常溫下補償效果較好，但在溫度變化梯度較大時，將會有一定誤差。 目前除采用橋路補償外，還有采用應變片溫度自補償?shù)霓k法，即使用一種特殊的應變片，當溫度變化時，其電