橋梁檢測設備及儀器

1、橋梁檢測設備及儀器橋梁檢測設備及儀器1儀器性能的基本技術(shù)指標儀器性能的基本技術(shù)指標2橋梁試驗檢測儀器目錄 CONTENTS1、儀器性能的基本技術(shù)指標基本技術(shù)指標基本技術(shù)指標可垃圾就可垃圾就 其指示值的穩(wěn)定程度。其指示值的穩(wěn)定程度。 1、測量精度：測量精度系指儀器所具有的可讀數(shù)能力（最小分辨率）。 2、量程：儀器的最大測量范圍（在動態(tài)測試中稱作動態(tài)范圍）。 3、靈敏度：被測物理量的單位變化引起的儀器讀數(shù)值（輸出與輸入的比值）叫做靈敏度，數(shù)值上它與精度互為倒數(shù)。 4、信噪比（S/N）：儀器測得的信號中信號（Signal）與同時測得的噪聲 （Noise）的比值，稱作信噪比。信噪比越大，測量效果越好。

2、 5、穩(wěn)定比：儀器穩(wěn)定性指儀器較長時間使用或受環(huán)境條件干擾影響時，其指示值的穩(wěn)定程度。6、誤差：（1）絕對誤差； （2）相對誤差。7、試驗儀器標定和校準 出廠必須經(jīng)過國家認可的計量論證或檢測標定，并出具儀器性能指標說明；使用過程中還需要定期（每一年或半年一次）對儀器主要技術(shù)指標進行標定或校準。橋梁檢測對儀器設備的要求橋梁檢測對儀器設備的要求1、性能（如精度、量程等）能夠滿足橋梁結(jié)構(gòu)（野外、室內(nèi)）試驗的具體要 求。2、使用時不影響原結(jié)構(gòu)的受力性能和工作情況。3、使用方便、結(jié)構(gòu)可靠、經(jīng)濟耐用。2、橋梁試驗檢測儀器機械式儀器機械式儀器 優(yōu)點：優(yōu)點：準確度高，對環(huán)境適應性強，讀數(shù)有一定的靈敏度，可靠直

3、觀， 可重復使用，其性能在多方面能滿足橋梁試驗檢測要求。 缺點：缺點：靈敏度較差，不便于遠距離操作，難以自動測量與記錄。電（聲光）式儀器電（聲光）式儀器 特點：特點：發(fā)展更新塊，精度比較高，量程也比機械式大的多，目前在 許多方面已基本取代機械式儀器。（一）應變儀器設備（一）應變儀器設備1、引伸計、引伸計 測量構(gòu)件及其他物體兩點之間線變形的一種儀器，通常由傳感器、 放大器和記錄器三部分組成。 原理：原理： 傳感器直接和被測構(gòu)件接觸。構(gòu)件上被測的兩點之間的距離l為標距，標距的變化l（伸長或縮短）為線變形。構(gòu)件變形，傳感器隨著變形，并把這種變形轉(zhuǎn)換為機械、光、電、聲等信息，放大器將傳感器輸出的微小信

4、號放大。記錄器（或讀數(shù)器）將放大后的信號直接顯示或自動記錄下來。 引伸計的種類很多，大致可分為機械式引伸計、光學引伸計和電磁式引伸計等。這些引伸計的靈敏度一般可達1微米。 千分表引伸計因為其使用方便，故使用范圍較廣。 標距范圍內(nèi)的變形，可通過千分表頂桿傳至表內(nèi)的齒輪放大系統(tǒng)進行放大，然后由表盤上的指針讀出，其靈敏度取決于千分表的靈敏度。2、電阻應變計（片）、電阻應變計（片） （1）工作原理：將電阻應變計粘貼在被測構(gòu)件表面上，當構(gòu)件發(fā)生變形時，應變計與構(gòu)件一起變形，致使應變計的電阻值發(fā)生相應的變化；通過電阻應變測量裝置，可將這種變化測量出來，換算成應變值或者輸出與應變成正比的模擬電信號，用記錄儀

5、器記錄下來或直接存入計算機，進行處理得到所需要的應力、應變。（2）電阻應變計（片）優(yōu)點）電阻應變計（片）優(yōu)點 靈敏度高。電阻應變儀可以精確地分辨出1 x 10-6應變。 電阻片尺寸小且粘貼牢固。 電阻片質(zhì)量小。 可以在高溫（800-100）低溫（-100-70）、高壓（上萬個大氣壓）、高速旋轉(zhuǎn)（幾千轉(zhuǎn)mm-幾萬轉(zhuǎn)mm）核幅射等特殊條件下成功的使用。 便于長距離測量和采集記錄自動化。 可制成各種各樣精度很高的傳感器，以測量力、位移、加速度等力學量。（3）分類）分類 絲繞式 用電阻絲盤繞電阻片稱為絲繞式電阻片，目前廣泛使用的有半圓彎頭平繞式，這種電阻片多用紙底和紙蓋，價格低廉，適于實驗室廣泛使用，

6、缺點是精度較差，橫向效應系數(shù)較大。 短接式 這種電阻片的制作比較容易，在一排拉直的電阻絲之間，在預定的標距上用較粗的導線相間地造成短路，這種電阻片有用紙底的，也有用膠底的。短路接式電阻片的優(yōu)點是幾何形狀比容易于保證，而且橫向效應系數(shù)近于零。 箔式電阻片 它是在合金箔（康銅箔或鎳鉻箔）的一面涂膠形成膠底，然后在箔面上用照相腐蝕成形法制成的，所以幾何形狀和尺寸非常精密，而且由于電阻絲部分是平而薄的矩形截面，所以粘貼牢固，絲的散熱性能好，橫向效應系數(shù)也較低。（4）粘貼步驟）粘貼步驟 應變計準備 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，好的應變計絲柵平直整齊、均勻、無氣泡、無霉、無銹蝕

7、，基底和覆蓋層無破損，且同批誤差小于0.5。 構(gòu)件表面處理 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，混凝土表面無浮漿，必要時涂底膠處理，待固化后再次打磨。打磨方向與貼片方向斜交，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(diào)整應變片的位置，使其可準確定位。 導線的焊接與固定 粘結(jié)劑初步固化后，即可進行焊線。應變計和導線間的連接最好通過接線端子，焊點確保無虛焊。導線最好與試件綁扎固定，導線兩端 根據(jù)測點的編號作好標記。 貼片質(zhì)量檢查 貼片質(zhì)量檢查包括外

8、觀檢查、電阻和絕緣電阻測量。外觀檢查主要觀察貼片方位是否正確，變計有無損傷，粘貼是否牢固和有無氣泡等。測量電阻值可以檢查有無斷路、回路。絕緣電阻是最重要的受檢指標。絕緣好壞取決于應變計的基底，粘貼不良或固化不充分的應變計往往絕緣電阻低。 應變計及導線的防護 常用室溫防護劑有： 凡士林；蜂蜜 ；石灰、炮油和松香混合物；環(huán)氧樹脂。3 3、應變測量的儀器和設備、應變測量的儀器和設備（1 1）惠斯頓電橋）惠斯頓電橋 根據(jù)電橋的測量電路，對應變電橋的測量方法有： 單點測量半橋測量全橋測量 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。（2 2）電阻應變

9、儀）電阻應變儀 電阻應變儀是一種專用應變測量放大器。一般具有如下三個功能： 裝有幾個電橋補充電阻（以適用于1/4橋和半橋測量）并提供電橋電源； 能把微弱的電信號放大； 把放大后的信號變換顯示出來或送給后續(xù)設備。（3 3）靜動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)）靜動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng) 電阻應變儀按使用內(nèi)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。4 4、基于應變測量技術(shù)的傳感器、基于應變測量技術(shù)的傳感器（1）力（或荷重）傳感器（2）鋼筋應力計（3）弓形應變傳感器（4）電阻式位移傳感器5 5、振弦式應力計、振弦式應力計 原理：振弦式應力計主要元件是一根長度、面積和質(zhì)量都確定的張緊的鋼絲（振弦），在一定的預拉

10、力情形下該振弦有一個基本頻率。其工作過程：當傳感器受拉（壓）力后，其鋼絲的拉力產(chǎn)生變化，鋼弦的自振頻率會發(fā)生相應的變化。按照預先標定的“力-頻率”關(guān)系曲線，即可得出作用在應力計上的拉（壓）力。 6 6、光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器 光纖利用光的全反射原理引導光波，在光纖纖芯中周期性折射率變化形成光柵效應。當光纖光柵所處環(huán)境的物理量發(fā)生變化時，光柵周期或纖芯折射率會隨之發(fā)生變化，使得光纖光柵反射光的布拉格波長發(fā)生變化，借助某種裝置測量前后反射光波長的變化（通過建立并標定光纖光柵的響應與被測參量變化關(guān)系），就可以獲得待測物理量的變化情況。（二）變位儀器設備（二）變位儀器設備1、線位移測量儀表、線位

11、移測量儀表 常用機械式位移測量儀表的主要性能指標常用機械式位移測量儀表的主要性能指標百分表使用時應注意的事項： 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。 安裝時，使測桿與所測位移的方向一致，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(diào)節(jié)測桿，使百分表有適宜的測量范圍。 百分表架要安設穩(wěn)妥，表架上各個螺絲要擰緊，但不可夾得過緊，否則會影響測桿移動。 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。若在某一固定值小范圍內(nèi)左右擺動，說明安裝正常。 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

12、、千分表校正儀上進行。千分表與百分表使作方法完全相同。2、連通管、連通管 原理：連通器中處于水平平面上的靜止液體的壓強相同。 使用方法：使用前先在橋跨方向布置直徑為1015mm的白塑料軟管，然后在每個測點位置剪斷管子，接上三通，把三通開口的一端管子豎起來綁在支架上，最后灌水（或其它有色液體）至標尺位置，橋梁試驗時加、卸荷載會引起橋梁結(jié)構(gòu)下?lián)?，此時水管中的水平液面仍需持平，每個測點的相對水位會發(fā)生變化，讀取這個變化值，經(jīng)簡單計算即可得到橋梁的撓度。3、光學（光電）儀器、光學（光電）儀器（1 1）高精度全站儀）高精度全站儀 適用于大橋成橋狀態(tài)坐標或變形測量方面，橋梁跨徑越大（變形絕對值越大），其優(yōu)

13、勢越明顯（相對精度越高）。測量精度1mm。（2 2）精密水準儀）精密水準儀測量精度達0.01mm 精密水準儀和數(shù)字水準儀 數(shù)字電子水準儀 特點： 電子水準儀的觀測精度高，操作簡捷，自動觀測和記錄，并立即用數(shù)字顯示測量結(jié)果。電子水準儀要求有一根能與其配套使用的條形編碼尺，該水準尺通常由玻璃纖維或銦鋼制成。（3 3）橋梁動撓度檢測儀）橋梁動撓度檢測儀 工作原理：在橋梁的測試點上安裝一個測點目標靶，在靶上制作一個光學標志點，當橋梁在動載作用下產(chǎn)生振動時，測試靶也跟著發(fā)生振動，通過測出靶上標志點在CCD接收面上圖像位置的變化值，就可以得到橋梁振動的位移值。（三）裂縫檢測儀器設備（三）裂縫檢測儀器設備1

14、 1、回彈儀、回彈儀（1）檢測內(nèi)容：測定混凝土強度：中型和重型（2）原理：彈簧驅(qū)動重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，并以重錘被反彈回來的距離（稱回彈值，即反彈距離與彈簧初始長度之比）作為強度相關(guān)指標來推算混凝土強度。（3）應用： 1）對試件的檢驗結(jié)果有懷疑或供檢驗用的試件數(shù)量不足時，可采用回彈法檢測； 2）施工階段，回彈法可作為評估混凝土強度的依據(jù)。（4）適用范圍 ：被測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的內(nèi)外質(zhì)量基本一致。（5）下列情況不宜用回彈法： 1）混凝土表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異時； 2）被檢構(gòu)件厚度小于10cm； 3）碳化嚴重，或其它內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)。2、超聲波探測儀、超聲波探測儀（1）檢測內(nèi)容：測定混凝土強度、缺陷和裂縫等；（2）原理：利用超聲波在物體中傳播時，遇到不同介質(zhì)會在其界面反射的原理。頻率范圍：20200kHZ（3）應用： 非金屬超聲波檢測儀可用來測定混凝土的均一性、裂縫、蜂窩以及強度、彈性模量等。3、鋼筋位置測定儀、鋼筋位置測定儀（1）檢測內(nèi)容：測定鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋位置和保護層厚度。（2）原理：儀器探頭產(chǎn)生一個電磁場，當某條鋼筋或其他金屬物體位于這個電磁場內(nèi)時，會引起這個電磁場磁力的改變，造成局部電磁場強度的變化。電磁場強度的變化和金屬物大小與探頭距離存在一定的對應關(guān)系。通過這種對應關(guān)系，即可估測混凝土中鋼筋位