第4章 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)

1、試件的外部作用：力、位移、溫度、振動(dòng)試件的外部作用：力、位移、溫度、振動(dòng)（輸入數(shù)據(jù)）（輸入數(shù)據(jù)）;試件的反應(yīng)：應(yīng)力、應(yīng)變、位移、裂縫、轉(zhuǎn)角、速度、加速度試件的反應(yīng)：應(yīng)力、應(yīng)變、位移、裂縫、轉(zhuǎn)角、速度、加速度（輸出數(shù)據(jù)）（輸出數(shù)據(jù)）;試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)就是用各種方法，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和記錄。試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)就是用各種方法，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和記錄。系統(tǒng)信號(hào)輸入信號(hào)輸出數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)測(cè)試過(guò)程1.1.按功能和使用情況分：按功能和使用情況分：傳感器：傳感器：放大器放大器：顯示、記錄器顯示、記錄器：分析儀器分析儀器：數(shù)據(jù)采集儀數(shù)據(jù)采集儀：自動(dòng)采集記錄；：自動(dòng)采集記錄；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：可以實(shí)現(xiàn)以

2、上各功能的設(shè)備儀表綜合系統(tǒng)；可以實(shí)現(xiàn)以上各功能的設(shè)備儀表綜合系統(tǒng)；2.2.按儀器儀表的工作原理分：按儀器儀表的工作原理分：機(jī)械式儀器；機(jī)械式儀器；電測(cè)儀器；電測(cè)儀器；光學(xué)測(cè)量?jī)x器；光學(xué)測(cè)量?jī)x器；復(fù)合式儀器；復(fù)合式儀器；伺服式儀器：帶有控制功能儀器伺服式儀器：帶有控制功能儀器 3.按按儀器儀表用途分：儀器儀表用途分：測(cè)力傳感器；測(cè)力傳感器；位移傳感器；位移傳感器；應(yīng)變計(jì)；應(yīng)變計(jì)；傾角傳感器；傾角傳感器；頻率計(jì)；頻率計(jì)；測(cè)振傳感器。測(cè)振傳感器。 4.按功能種類(lèi)：按功能種類(lèi)： 單件式和集成式；單件式和集成式；5.5.按儀器儀表與結(jié)構(gòu)的關(guān)系分：按儀器儀表與結(jié)構(gòu)的關(guān)系分： 附著式與手持式；附著式與手持式

3、； 接觸式與非接觸式；接觸式與非接觸式； 絕對(duì)式與相對(duì)式。絕對(duì)式與相對(duì)式。6.6.按儀器儀表顯示與記錄的方式分：按儀器儀表顯示與記錄的方式分：直讀式與自動(dòng)記錄式；直讀式與自動(dòng)記錄式；模擬式和數(shù)字式模擬式和數(shù)字式。1.刻度值刻度值：儀器的最小分度值，是指示或顯示裝置所能指示的：儀器的最小分度值，是指示或顯示裝置所能指示的最小測(cè)量值，即每一最小刻度所表示的測(cè)量數(shù)值。最小測(cè)量值，即每一最小刻度所表示的測(cè)量數(shù)值。2.量程量程：儀器儀表可以測(cè)量的最大范圍。：儀器儀表可以測(cè)量的最大范圍。20%80%3.靈敏度靈敏度：被測(cè)量的單位物理量所引起儀器輸出或顯示值的大：被測(cè)量的單位物理量所引起儀器輸出或顯示值的大

4、小，即儀器儀表對(duì)被測(cè)物理量變化的反應(yīng)能力或反應(yīng)速度。小，即儀器儀表對(duì)被測(cè)物理量變化的反應(yīng)能力或反應(yīng)速度。4.精確度精確度：儀表指示值與被測(cè)真值的符合程度。：儀表指示值與被測(cè)真值的符合程度。精確度高的儀表意味著隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都很小。常以最大量程時(shí)的相精確度高的儀表意味著隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都很小。常以最大量程時(shí)的相對(duì)誤差來(lái)表示精度，并以此來(lái)確定儀器的精度等級(jí)。例如，一臺(tái)精度為對(duì)誤差來(lái)表示精度，并以此來(lái)確定儀器的精度等級(jí)。例如，一臺(tái)精度為0.20.2級(jí)的儀表，意思是測(cè)定值的誤差不超過(guò)最大量程的級(jí)的儀表，意思是測(cè)定值的誤差不超過(guò)最大量程的0.20.2 。 1.1.測(cè)量?jī)x器不應(yīng)該影響結(jié)構(gòu)的工作；要求

5、儀器自重輕、尺寸小，測(cè)量?jī)x器不應(yīng)該影響結(jié)構(gòu)的工作；要求儀器自重輕、尺寸小，尤其是對(duì)模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，還要考慮儀器的附加質(zhì)量和儀器對(duì)結(jié)構(gòu)尤其是對(duì)模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，還要考慮儀器的附加質(zhì)量和儀器對(duì)結(jié)構(gòu)的作用力。的作用力。2.2.測(cè)量?jī)x器具有合適的靈敏度、量程和精度。測(cè)量?jī)x器具有合適的靈敏度、量程和精度。3.3.安裝使用方便，穩(wěn)定性和重復(fù)性好。安裝使用方便，穩(wěn)定性和重復(fù)性好。4.4.價(jià)廉耐用，可重復(fù)使用，安全可靠，維修容易。價(jià)廉耐用，可重復(fù)使用，安全可靠，維修容易。5.5.在達(dá)到上述要求條件下，盡量要求多功能，多用途，以適應(yīng)多在達(dá)到上述要求條件下，盡量要求多功能，多用途，以適應(yīng)多方面的需要。方面的需要。 應(yīng)變

6、測(cè)量應(yīng)變測(cè)量應(yīng)變量測(cè)一般是用應(yīng)變計(jì)測(cè)出試件在一定長(zhǎng)度范圍應(yīng)變量測(cè)一般是用應(yīng)變計(jì)測(cè)出試件在一定長(zhǎng)度范圍 （稱(chēng)為標(biāo)（稱(chēng)為標(biāo)距）內(nèi)的長(zhǎng)度變化距）內(nèi)的長(zhǎng)度變化 ，再計(jì)算出應(yīng)變值，再計(jì)算出應(yīng)變值 。測(cè)出的應(yīng)變。測(cè)出的應(yīng)變值實(shí)際是標(biāo)距范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。因此，對(duì)于應(yīng)力梯度較大的結(jié)值實(shí)際是標(biāo)距范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。因此，對(duì)于應(yīng)力梯度較大的結(jié)構(gòu)或混凝土等非勻質(zhì)材料，都應(yīng)注意應(yīng)變計(jì)標(biāo)距的選擇。構(gòu)或混凝土等非勻質(zhì)材料，都應(yīng)注意應(yīng)變計(jì)標(biāo)距的選擇。llll /混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)變計(jì)的標(biāo)距應(yīng)大于混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)變計(jì)的標(biāo)距應(yīng)大于23倍最大骨料粒徑；倍最大骨料粒徑；磚石結(jié)構(gòu)，應(yīng)變計(jì)的標(biāo)距應(yīng)大于磚石結(jié)構(gòu)，應(yīng)變計(jì)的標(biāo)距應(yīng)大于4皮磚；皮磚；

7、木結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)，一般要求應(yīng)變計(jì)標(biāo)距不小于木結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)，一般要求應(yīng)變計(jì)標(biāo)距不小于20cm；鋼材等勻質(zhì)材料，應(yīng)變計(jì)標(biāo)距可取小一些。鋼材等勻質(zhì)材料，應(yīng)變計(jì)標(biāo)距可取小一些。 （3）頻率響應(yīng)好。可測(cè)量靜態(tài)到數(shù)十萬(wàn)赫的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。）頻率響應(yīng)好?？蓽y(cè)量靜態(tài)到數(shù)十萬(wàn)赫的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。（4）應(yīng)變片尺寸小，重量輕。（5）測(cè)量過(guò)程中輸出電信號(hào)，可制成各種傳感器。）測(cè)量過(guò)程中輸出電信號(hào)，可制成各種傳感器。（6）可在各種復(fù)雜環(huán)境下測(cè)量。（1）測(cè)量靈敏度和精度高。其最小應(yīng)變讀數(shù)為 （微應(yīng)變， ）在常溫測(cè)量時(shí)精度可達(dá) 。11 2%611 10 （2）測(cè)量范圍廣?？蓽y(cè) 。1 20000 電阻應(yīng)變片的工作原理是利用金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變片

8、的工作原理是利用金屬導(dǎo)體的“應(yīng)變應(yīng)變電阻效應(yīng)電阻效應(yīng)”，即金屬絲的電阻值隨其機(jī)械變形而變化，即金屬絲的電阻值隨其機(jī)械變形而變化的物理特性（圖的物理特性（圖4-1）。）。根據(jù)歐姆定律：根據(jù)歐姆定律：ALR 當(dāng)金屬絲受力而變形時(shí)，其長(zhǎng)當(dāng)金屬絲受力而變形時(shí)，其長(zhǎng)度、截面面積和電阻率都將發(fā)生度、截面面積和電阻率都將發(fā)生變化，微分得到：變化，微分得到：1.電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理dAdDdL22()2ADL LdLKs：表示單位應(yīng)變引起的相對(duì)電阻變化，稱(chēng)金屬絲靈表示單位應(yīng)變引起的相對(duì)電阻變化，稱(chēng)金屬絲靈敏系數(shù)。敏系數(shù)。越大，單位應(yīng)變引起的電阻變化也越大。越大，單位應(yīng)變引起的電阻變化也越大

9、。常數(shù)常數(shù)線性線性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為測(cè)量金屬絲的電阻的變化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為測(cè)量金屬絲的電阻的變化測(cè)量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力測(cè)量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力各截面應(yīng)力分布各截面應(yīng)力分布各截面應(yīng)變分布各截面應(yīng)變分布本本構(gòu)構(gòu)關(guān)關(guān)系系根據(jù)假定由表及里根據(jù)假定由表及里可以測(cè)量的表面纖維的變形可以測(cè)量的表面纖維的變形測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)變片與纖維協(xié)同變形測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)變片與纖維協(xié)同變形 由于電阻片的敏感柵并不是一根直絲，再有由于電阻片的敏感柵并不是一根直絲，再有受到彎頭橫向變形、膠層、基底等傳遞變形的影受到彎頭橫向變形、膠層、基底等傳遞變形的影響，所以應(yīng)變片靈敏度系數(shù)響，所以應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K ，一般在標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變，一般在標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變梁上由抽樣標(biāo)定測(cè)出，標(biāo)定梁為

10、純彎梁或等強(qiáng)度梁上由抽樣標(biāo)定測(cè)出，標(biāo)定梁為純彎梁或等強(qiáng)度鋼梁。鋼梁。 此式用于應(yīng)變片粘貼后的情形2.電阻應(yīng)變片的構(gòu)造電阻應(yīng)變片的構(gòu)造電阻柵 引出線 柵長(zhǎng) 柵寬 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo) 1.1.電阻值（電阻值（）：）：120120、3503502.2.規(guī)格：規(guī)格：影響測(cè)試性能影響測(cè)試性能。3.3.靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)K K：應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與應(yīng)變儀的靈敏系應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)設(shè)置相協(xié)調(diào)。數(shù)設(shè)置相協(xié)調(diào)。bl3.3.電阻應(yīng)變片的種類(lèi)電阻應(yīng)變片的種類(lèi)1.1.按敏感柵的種類(lèi)劃分按敏感柵的種類(lèi)劃分 ：有箔式、絲繞式、半導(dǎo)體等；：有箔式、絲繞式、半導(dǎo)體等； 2.2.按基底材料劃分：有紙基、膠基等

11、；按基底材料劃分：有紙基、膠基等； 3.3.按使用極限溫度劃分按使用極限溫度劃分：有低溫、常溫、高溫等有低溫、常溫、高溫等；4.4.按敏感柵形狀分：?jiǎn)屋S與多軸。按敏感柵形狀分：?jiǎn)屋S與多軸。絲柵式應(yīng)變片絲柵式應(yīng)變片標(biāo)距：標(biāo)距：0.2mm 200mm短接式應(yīng)變片短接式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片m80m3的金屬箔片的金屬箔片光刻腐蝕工藝光刻腐蝕工藝4.4.電阻應(yīng)變片的粘貼方法電阻應(yīng)變片的粘貼方法1.檢查和分選應(yīng)變片；2.粘貼表面測(cè)點(diǎn)準(zhǔn)備；3.貼片；4.固化；5.粘貼質(zhì)量檢查；7.防潮處理。6.導(dǎo)線連接。5.5.電阻應(yīng)變儀工作原理電阻應(yīng)變儀工作原理電阻應(yīng)變片一同與被測(cè)結(jié)構(gòu)變形時(shí)，采用一定的儀器電阻應(yīng)變

12、片一同與被測(cè)結(jié)構(gòu)變形時(shí)，采用一定的儀器將電阻變化信號(hào)捕捉、轉(zhuǎn)化為將電阻變化信號(hào)捕捉、轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化信號(hào)電壓或電流的變化信號(hào), ,并放大輸出，推算結(jié)構(gòu)的應(yīng)變，其中能將電阻變化信并放大輸出，推算結(jié)構(gòu)的應(yīng)變，其中能將電阻變化信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓或電流變化信號(hào)的儀器稱(chēng)為號(hào)轉(zhuǎn)為電壓或電流變化信號(hào)的儀器稱(chēng)為電阻電阻應(yīng)變儀應(yīng)變儀 。應(yīng)變片應(yīng)變儀電阻變化轉(zhuǎn)化為易測(cè)的電壓變化機(jī)械變形轉(zhuǎn)化為電阻變化 電阻電阻應(yīng)變儀采用的測(cè)量電路是應(yīng)變儀采用的測(cè)量電路是惠斯登電橋（以下惠斯登電橋（以下簡(jiǎn)稱(chēng)橋路）簡(jiǎn)稱(chēng)橋路），能夠把電阻變化信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流能夠把電阻變化信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化信號(hào)，并使信號(hào)得以放大；橋路還可以解

13、決測(cè)的變化信號(hào)，并使信號(hào)得以放大；橋路還可以解決測(cè)量值的溫度補(bǔ)償問(wèn)題。所以，橋路是試驗(yàn)工作中比較量值的溫度補(bǔ)償問(wèn)題。所以，橋路是試驗(yàn)工作中比較理想的測(cè)試形式。理想的測(cè)試形式。 432142310RRRRRRRRVVi基爾霍夫定律：基爾霍夫定律：假定，橋路四臂所接的電阻應(yīng)變片的電阻阻值全部發(fā)生變化假定，橋路四臂所接的電阻應(yīng)變片的電阻阻值全部發(fā)生變化, ,其其值分別為值分別為 ，則橋路輸出電壓增量為：，則橋路輸出電壓增量為：4321,RRRRiVRRRRRRRRRRRRV44332211221210)(444321443322110KVRRRRRRRRVVii微分并略去微分并略去高階小量高階小量如

14、選擇為同規(guī)格應(yīng)變片，阻值相同，靈敏度系數(shù)相同，則有輸出電壓變化與與四輸出電壓變化與與四個(gè)橋臂應(yīng)變（阻值變個(gè)橋臂應(yīng)變（阻值變化率）的代數(shù)和成線化率）的代數(shù)和成線性關(guān)系。性關(guān)系。432104irKVV采用如下表示電阻應(yīng)變片的橋路的度數(shù)值，則：采用如下表示電阻應(yīng)變片的橋路的度數(shù)值，則：橋路特點(diǎn)：橋路特點(diǎn)：鄰臂電阻阻值變化的符號(hào)相反，成相鄰臂電阻阻值變化的符號(hào)相反，成相減輸出；對(duì)臂符號(hào)相同，成相加輸出。所以橋路減輸出；對(duì)臂符號(hào)相同，成相加輸出。所以橋路中電阻阻值變化的組合不同，其構(gòu)成橋路讀數(shù)值中電阻阻值變化的組合不同，其構(gòu)成橋路讀數(shù)值的特點(diǎn)就不同，可構(gòu)成不同類(lèi)別的橋路。的特點(diǎn)就不同，可構(gòu)成不同類(lèi)別的橋

15、路。6.6.橋路組成類(lèi)別橋路組成類(lèi)別a.等臂橋路：指四個(gè)橋臂電阻值相等等臂橋路：指四個(gè)橋臂電阻值相等的電橋橋路。電橋平衡，輸出電壓為的電橋橋路。電橋平衡，輸出電壓為零零。不能測(cè)應(yīng)變，可以測(cè)電阻阻值不能測(cè)應(yīng)變，可以測(cè)電阻阻值b.四分之一橋路：橋臂中，當(dāng)且僅當(dāng)有四分之一橋路：橋臂中，當(dāng)且僅當(dāng)有一肢橋臂的電阻是外接的電阻應(yīng)變片，一肢橋臂的電阻是外接的電阻應(yīng)變片，其阻值發(fā)生相應(yīng)變化，而其余橋臂采其阻值發(fā)生相應(yīng)變化，而其余橋臂采用無(wú)感電阻的橋路稱(chēng)用無(wú)感電阻的橋路稱(chēng)1/4橋路橋路。不能實(shí)現(xiàn)不能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償四分之一橋路等臂橋路工作片c.半橋橋路。在四肢橋臂中，有兩肢相鄰半橋橋路。在四肢橋臂中，有兩肢

16、相鄰橋臂的電阻是外接電阻應(yīng)變片，其電阻阻橋臂的電阻是外接電阻應(yīng)變片，其電阻阻值發(fā)生相應(yīng)變化，而另外兩肢相鄰橋臂的值發(fā)生相應(yīng)變化，而另外兩肢相鄰橋臂的電阻是無(wú)感電阻的橋路稱(chēng)半橋橋路。電阻是無(wú)感電阻的橋路稱(chēng)半橋橋路。能實(shí)能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償現(xiàn)溫度補(bǔ)償d.全橋橋路。在四肢橋臂中，橋臂電阻全橋橋路。在四肢橋臂中，橋臂電阻全部（且必須全部）是外接電阻應(yīng)變片全部（且必須全部）是外接電阻應(yīng)變片的橋路稱(chēng)為全橋橋路。全橋橋路中沒(méi)有的橋路稱(chēng)為全橋橋路。全橋橋路中沒(méi)有無(wú)感電阻。無(wú)感電阻。能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，采用全橋橋路測(cè)量的能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，采用全橋橋路測(cè)量的讀數(shù)值精度高，數(shù)據(jù)可靠。所以在各類(lèi)傳感器中多采讀數(shù)值精度高，數(shù)據(jù)可靠

17、。所以在各類(lèi)傳感器中多采用全橋測(cè)量橋路。用全橋測(cè)量橋路。 全橋橋路半橋橋路工作片工作片7.溫度補(bǔ)償技術(shù)溫度補(bǔ)償技術(shù) 由于溫度引起的應(yīng)變片由于溫度引起的應(yīng)變片附加變形附加變形：1.試件與應(yīng)變片受溫度影響而產(chǎn)生的變形試件與應(yīng)變片受溫度影響而產(chǎn)生的變形 ；2.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 。非受力變形，非受力變形，應(yīng)消除應(yīng)消除溫度引起的附加變形的消除：溫度引起的附加變形的消除： 根據(jù)橋路的的特性，相鄰橋臂相減輸出，當(dāng)兩根據(jù)橋路的的特性，相鄰橋臂相減輸出，當(dāng)兩個(gè)規(guī)格相同的應(yīng)變片粘界在同樣材料的表面，感受同個(gè)規(guī)格相同的應(yīng)變片粘界在同樣材

18、料的表面，感受同樣的溫度，在橋路中相鄰連接時(shí)，溫度引起的應(yīng)變將樣的溫度，在橋路中相鄰連接時(shí)，溫度引起的應(yīng)變將自動(dòng)消除，我們稱(chēng)溫度補(bǔ)償。自動(dòng)消除，我們稱(chēng)溫度補(bǔ)償。因橋路的連接特點(diǎn)（相鄰因橋路的連接特點(diǎn)（相鄰橋臂相減輸出）橋臂相減輸出） ，從而消，從而消除溫度產(chǎn)生的附加變形除溫度產(chǎn)生的附加變形溫度補(bǔ)償?shù)囊螅簻囟妊a(bǔ)償?shù)囊螅海? 1）同一批應(yīng)變片，規(guī)格相同）同一批應(yīng)變片，規(guī)格相同標(biāo)距相同，且標(biāo)距相同，且K K1 1=K=K2 2 ；（2 2）電阻值之差小于）電阻值之差小于0.5 0.5 ，避免有初讀數(shù)；避免有初讀數(shù)；（3 3）粘貼在同一種材料和同一）粘貼在同一種材料和同一溫度場(chǎng)中。溫度場(chǎng)中。溫度補(bǔ)

19、償應(yīng)變片法橋路連接示意補(bǔ)償橋路分類(lèi)：補(bǔ)償橋路分類(lèi)： 依據(jù)溫度補(bǔ)償片是否受力，補(bǔ)償橋路可以分為：依據(jù)溫度補(bǔ)償片是否受力，補(bǔ)償橋路可以分為：（1）外補(bǔ)橋路，即補(bǔ)償片不受力，稱(chēng)為溫度補(bǔ)償片；）外補(bǔ)橋路，即補(bǔ)償片不受力，稱(chēng)為溫度補(bǔ)償片；（2）互補(bǔ)橋路，即補(bǔ)償片受力，亦為工作片。）互補(bǔ)橋路，即補(bǔ)償片受力，亦為工作片。半橋外部橋路工作片溫度補(bǔ)償片半橋外部橋路工作片工作片半橋互補(bǔ)橋路舉例111p222pppppror2122112122)(00pp21)4 , 3 , 2 , 1( iiipipppppr14433221143214)()()()(pp21pp43全橋互補(bǔ)橋路舉例8.8.一片多補(bǔ)技術(shù)的工作原

20、理一片多補(bǔ)技術(shù)的工作原理 1.位移方法測(cè)量應(yīng)變位移方法測(cè)量應(yīng)變 應(yīng)變的定義是單位長(zhǎng)度上的變形（拉伸、壓縮和應(yīng)變的定義是單位長(zhǎng)度上的變形（拉伸、壓縮和剪切），在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，可以用兩點(diǎn)之間的相對(duì)位移來(lái)剪切），在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，可以用兩點(diǎn)之間的相對(duì)位移來(lái)近似地表示兩點(diǎn)之間的平均應(yīng)變。設(shè)兩點(diǎn)之間的距離為近似地表示兩點(diǎn)之間的平均應(yīng)變。設(shè)兩點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng) L（稱(chēng)為標(biāo)距），被測(cè)物體產(chǎn)生變形后，兩點(diǎn)之間有相（稱(chēng)為標(biāo)距），被測(cè)物體產(chǎn)生變形后，兩點(diǎn)之間有相對(duì)位移，則在標(biāo)距內(nèi)的平均應(yīng)變?yōu)椋簩?duì)位移，則在標(biāo)距內(nèi)的平均應(yīng)變?yōu)椋?ll或ll lim 手持應(yīng)變儀手持應(yīng)變儀百分表測(cè)量百分表測(cè)量圖3.2.1 手持式應(yīng)變儀圖3.2.

21、2 自制應(yīng)變測(cè)量裝置1-千分表 2-腳座 3-剛性桿2.頻率法頻率法 鋼弦式鋼筋應(yīng)變計(jì)是將一根金屬絲(弦)兩端固定然后張拉，金屬絲內(nèi)部將產(chǎn)生一定的張力，此時(shí)金屬絲的固有振動(dòng)頻率與其內(nèi)部張力就具有一定的定量關(guān)系。通過(guò)測(cè)量鋼絲弦固有頻率的變化，就可以測(cè)出外界應(yīng)變的變化，振弦式應(yīng)變傳感器就是根據(jù)這一原理制作而成的。 3.光測(cè)法光測(cè)法五、光纖光柵應(yīng)變計(jì)五、光纖光柵應(yīng)變計(jì) 4-3 4-3 應(yīng)變測(cè)應(yīng)變測(cè)量 分布式光纖傳感系統(tǒng)原理是同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，采用先進(jìn)的OTDR技術(shù)，探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的測(cè)量。 應(yīng)變測(cè)量原理是基于Brillouin散射的分

22、布式溫度和應(yīng)變傳感系統(tǒng)，它可以同時(shí)測(cè)量溫度和應(yīng)變。 機(jī)械式荷載傳感器 電阻應(yīng)變式荷載傳感器 機(jī)械式位移計(jì)機(jī)械式位移計(jì)(百分表)（千分表）（撓度計(jì)）電阻應(yīng)變式位移電阻應(yīng)變式位移傳感器滑線電阻式位移滑線電阻式位移傳感器傳感器差動(dòng)變壓器式位移傳感器差動(dòng)變壓器式位移傳感器 必須標(biāo)定必須標(biāo)定后使用后使用位移簡(jiǎn)化測(cè)量位移簡(jiǎn)化測(cè)量 圖3.3.3電阻應(yīng)變式位移傳感器1測(cè)桿；2彈簧；3外殼；4刻度；5電阻應(yīng)變計(jì)；6電纜 111p222pppppror2122112122)(00pp21位移傳感器 機(jī)械式百分表張拉式位移傳感器 1.轉(zhuǎn)角測(cè)定轉(zhuǎn)角測(cè)定杠桿式杠桿式水準(zhǔn)式水準(zhǔn)式電子傾角儀電子傾角儀杠桿式測(cè)角器水準(zhǔn)式傾角

23、儀L34arctanLharctan 電子傾角儀2.曲率測(cè)定曲率測(cè)定a：梁式)(21abbfb：板式281af a：b：)(222112221baab)221L剪切變形測(cè)定剪切變形測(cè)定 bafxdxd 扭角變形測(cè)定扭角變形測(cè)定 1.光纖傳輸原理當(dāng)光線以不同角度入射到光纖端面，折射后進(jìn)入光纖，再入射到纖芯（光密介質(zhì)）與包層（光疏介質(zhì)）交界面，一部分透射到包層，一部分反射回纖芯。當(dāng)光線在光纖端面中心的入射角減小到某一角度時(shí)，光線全部反射。 光纖臨界入射角的大小是由光纖本身的性質(zhì)決定的 )1arcsin(22210NNNc 2.光纖傳感器類(lèi)型功能型光纖傳感器。功能型光纖傳感器。功能型光纖傳感是利用光纖本身對(duì)外界被測(cè)對(duì)象具有敏感能力和檢測(cè)功能，光纖不僅起到傳光作用，而且在被測(cè)對(duì)象作用下，如光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等光學(xué)特性得到調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)攜帶了被測(cè)信息。如果外界作用時(shí)光纖傳播的光信號(hào)發(fā)生變化，使光的路程改變，相位改變，將這種信號(hào)接受處理后，可以得到被測(cè)信號(hào)的變化。 非功能型光纖傳感器。非功能型光纖傳感器。非功能型光纖傳感的光纖只當(dāng)作傳播光的媒介，待測(cè)對(duì)象的調(diào)制功能是由其他光電轉(zhuǎn)換元件實(shí)現(xiàn)的，光纖