結(jié)構(gòu)檢測的儀器課件

結(jié)構(gòu)檢測的儀器、儀表和設(shè)備及基本原理王柏生結(jié)構(gòu)檢測的儀器、儀表和設(shè)備及基本原理王柏生1儀器儀表的基本組成基本組成：感受部分、放大部分、顯示或記錄部分感受部分：起到感知被測物理量的作用放大部分：將感知的物理量放大并轉(zhuǎn)換成儀器檢測量顯示或記錄部分：將儀器檢測量顯示或記錄儀器儀表的基本組成基本組成：感受部分、放大部分、顯示或記錄部2機(jī)械式百分表機(jī)械式百分表3結(jié)構(gòu)檢測儀器分類機(jī)械式、電測、光測等，還有結(jié)合的測應(yīng)變、測位移、測裂縫、測力（荷載）、壓力（水、油、氣）、溫度、振動(dòng)（加速度、速度、位移）、硬度等等無損檢測類、微損檢測類、破損檢測類結(jié)構(gòu)檢測儀器分類機(jī)械式、電測、光測等，還有結(jié)合的4主要技術(shù)（性能）指標(biāo)量程（量測范圍）：所能量測的最小至最大的量值范圍。最小分度值（刻度值、分辨力）：儀器、儀表所能指示或顯示的被測量值最小的變化量。精確度（精度）：儀器、儀表量測指示值與被測值的符合程度，常用滿量程相對誤差表示。靈敏度：被測量發(fā)生單位變化引起儀器、儀表指示值的變化值。主要技術(shù)（性能）指標(biāo)量程（量測范圍）：所能量測的最小至最大5靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本要求結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本要求是：1．性能指標(biāo)必須滿足試驗(yàn)的具體要求，如：量程和精度要足夠，靈敏度要合適，并不是越高越好。精度要求最大測試誤差不超過5%，而量程建議采用最大被測值的1.25~2倍；2．重量輕、體積小，要求不影響結(jié)構(gòu)的工作性能和受力情況；3．讀數(shù)快、自動(dòng)化程度高、使用方便；4．對環(huán)境的適應(yīng)性要強(qiáng)，并且攜帶方便、可靠耐用；5．定期鑒定，并有記錄；對生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)，使用的儀器、儀表必須由法定授權(quán)單位進(jìn)行鑒定，并出具鑒定報(bào)告。靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本要求結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本6測試儀器的標(biāo)(檢)定所有結(jié)構(gòu)測試儀器都需要檢定、校準(zhǔn)或標(biāo)定；定期、不定期，使用前、后等等；按照規(guī)范要求、計(jì)量認(rèn)證要求。例：回彈儀，新使用前、超6000次、率定不合格時(shí)要鑒定，使用前要率定；油壓千斤頂，使用前要標(biāo)定。測試儀器的標(biāo)(檢)定所有結(jié)構(gòu)測試儀器都需要檢定、校準(zhǔn)或標(biāo)定7應(yīng)變測量的原理和方法應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)變?chǔ)?du/dL≈⊿u/⊿L，從數(shù)學(xué)上，⊿L越小越精確，實(shí)際上，材料不均勻性要求⊿L足夠大，因此：對鋼結(jié)構(gòu)，材料均勻性好，可采用小標(biāo)距應(yīng)變計(jì)；對混凝土結(jié)構(gòu)，非均質(zhì)材料，應(yīng)采用較大標(biāo)距應(yīng)變計(jì)，一般要求標(biāo)距大于3倍的最大粗骨料直徑。應(yīng)變測量的原理和方法應(yīng)變計(jì)8電阻應(yīng)變測試原理電阻應(yīng)變：結(jié)構(gòu)應(yīng)變→應(yīng)變片電阻變化→電橋平衡原理→電壓變化，檢測電壓的變化可以得到結(jié)構(gòu)應(yīng)變。應(yīng)變片的粘貼技術(shù)，是應(yīng)變片能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)應(yīng)變的保障。溫度補(bǔ)償：溫度補(bǔ)償片法、工作片自補(bǔ)償法。電阻應(yīng)變測試原理電阻應(yīng)變：結(jié)構(gòu)應(yīng)變→應(yīng)變片電阻變化→電橋平衡9電阻應(yīng)變片(a)、(d)、（e）、(f)、(h)－箔式電阻應(yīng)變計(jì)；、(b)—絲繞式電阻應(yīng)變計(jì)；(c)—短接式電阻應(yīng)變計(jì)；(g)—半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)；(i)焊接電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變片(a)、(d)、（e）、(f)、(h)－箔式電阻應(yīng)10電阻應(yīng)變計(jì)原理

電阻應(yīng)變計(jì)原理11應(yīng)變計(jì)的選用應(yīng)變計(jì)的選用通常應(yīng)注意以下幾項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)：（1）標(biāo)距l(xiāng)指敏感柵在縱軸方向的有效長度，根據(jù)應(yīng)變場大小和被測材料的勻質(zhì)性考慮選擇。（2）寬度a敏感柵的寬度。（3）電阻值R一般應(yīng)變儀均按120Ω設(shè)計(jì)，但60～600Ω應(yīng)變計(jì)均可使用。當(dāng)用非120Ω應(yīng)變計(jì)時(shí)，測定值應(yīng)按儀器的說明加以調(diào)整。（4）靈敏系數(shù)K電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，在產(chǎn)品出廠前經(jīng)過抽樣試驗(yàn)確定。使用時(shí)，必須把應(yīng)變儀上的靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)至應(yīng)變片的靈敏系數(shù)值，否則應(yīng)對結(jié)果作修正。（5）溫度使用范圍它主要取決于膠合劑的性質(zhì)?？扇苄阅z合劑的工作溫度約為－20℃～＋60℃；經(jīng)化學(xué)作用而固化的膠合劑的工作溫度約為－60℃～＋200℃。應(yīng)變計(jì)的選用應(yīng)變計(jì)的選用通常應(yīng)注意以下幾項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)：12電橋平衡電橋平衡13應(yīng)變片粘貼技術(shù)具體的粘貼工藝如下：1）應(yīng)變片檢查分選，可采先用放大鏡進(jìn)行外觀檢查，要求應(yīng)變片無氣泡、霉斑、銹點(diǎn)，柵極平直、整齊、均勻；然后用萬用表檢查，應(yīng)無短路或短路情況，阻值誤差不應(yīng)超過0.5%。2）測點(diǎn)處理，先檢查測點(diǎn)表面狀況，要求測點(diǎn)平整、無缺陷、無裂縫等；然后采用砂紙或磨光機(jī)進(jìn)行打磨，要求表面平整、無銹、無浮漿等，光潔度達(dá)到▽5；再用棉花蘸丙酮或酒精清洗，要求棉花干擦?xí)r無痕跡；必要時(shí)（如混凝土結(jié)構(gòu)）還打底，可采用環(huán)氧樹脂，要求膠層厚度在0.05~0.1mm，硬化后用0號(hào)砂紙磨平；最后用鉛筆等給測點(diǎn)畫十字定位，縱線與應(yīng)變方向一致。3）粘貼應(yīng)變片，先用鑷子加住應(yīng)變片引出線，在背面上一層薄膠，測點(diǎn)上也敷上薄膠，對準(zhǔn)位置放上片子；然后在應(yīng)變片上蓋一小片玻璃紙，用手指沿一個(gè)方向滾壓，擠出多余膠水；最后用手指輕壓至膠具有一定強(qiáng)度，松手后應(yīng)變片不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。應(yīng)變片粘貼技術(shù)具體的粘貼工藝如下：14應(yīng)變片粘貼技術(shù)4）固化處理，不同的粘貼膠需要不同的固化時(shí)間，對有些膠，在氣溫較低、濕度較大時(shí)需要進(jìn)行人工加溫，可采用紅外線燈或電熱吹風(fēng)，但加熱溫度不應(yīng)超過50?C，受熱應(yīng)均勻。5）粘貼質(zhì)量檢查，先用放大鏡檢查外觀，應(yīng)變片應(yīng)無氣泡、粘貼牢固、方位準(zhǔn)確；再用萬用表檢查是否短路或斷路以及電阻值有無變化等，并檢查應(yīng)變片與試件的絕緣度情況等，也可以接入應(yīng)變儀檢查零點(diǎn)漂移情況，要求不大于2με/15Min。6）導(dǎo)線連接，在應(yīng)變片引出線底下貼膠布等絕緣材料，使引出線不與試件形成短路；再用膠固定端子或用膠布固定導(dǎo)線，以保證輕微拉動(dòng)導(dǎo)線時(shí)引出線不被拉斷；然后用電烙鐵焊接導(dǎo)線與引出線，要求焊點(diǎn)飽滿、無虛焊。7）最后進(jìn)行防潮處理，要求應(yīng)變片全部被防潮劑覆蓋，余5mm左右，并采用適當(dāng)措施進(jìn)行必要的防護(hù)，防止機(jī)械損壞。應(yīng)變片粘貼技術(shù)4）固化處理，不同的粘貼膠需要不同的固化時(shí)間，15溫度補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償片法工作片△補(bǔ)償片溫度補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償片法工作片△補(bǔ)償片16溫度補(bǔ)償技術(shù)工作片法溫度補(bǔ)償技術(shù)工作片法17千分表應(yīng)變測試測試應(yīng)變=千分表讀數(shù)差/標(biāo)距L分辨力=1/1000L（L用毫米單位）千分表應(yīng)變測試測試應(yīng)變=千分表讀數(shù)差/標(biāo)距L18振弦式應(yīng)變傳感器根據(jù)弦的自振頻率變化來反映結(jié)構(gòu)應(yīng)變振弦式應(yīng)變傳感器根據(jù)弦的自振頻率變化來反映結(jié)構(gòu)應(yīng)變19振弦式應(yīng)變傳感器式中：f—金屬弦的振動(dòng)頻率；k—1，2……；σ—金屬絲內(nèi)部張力；l—金屬絲長度；—金屬絲密度。振弦式應(yīng)變傳感器20光纖（光柵）應(yīng)變傳感器光纖（光柵）應(yīng)變傳感器21光纖（光柵）應(yīng)變檢測原理光纖（光柵）應(yīng)變檢測原理22光纖（光柵）傳感器的原理通過拉伸和壓縮光纖光柵，或者改變溫度，可以改變光纖光柵的周期和有效折射率，從而達(dá)到改變光纖光柵的反射波長的目的，而反射波長和應(yīng)變、溫度、壓力、壓強(qiáng)等物理量成線性關(guān)系。光纖（光柵）傳感器的原理通過拉伸和壓縮光纖光柵，或者改變溫度23位移量測結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中常用的有：百分表（機(jī)械式）、電子百分表、電阻式位移計(jì)、差動(dòng)電感式位移計(jì)、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀，全站儀、傾角儀、連通水管位移測試裝置、GPS。大部分需要輔助裝置，如：表架、基準(zhǔn)架、基準(zhǔn)點(diǎn)等等。有些適合于大型、大跨度結(jié)構(gòu)，或野外檢測。位移量測結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中常用的有：百分表（機(jī)械式）、電子百分表、電24結(jié)構(gòu)檢測的儀器課件25結(jié)構(gòu)檢測的儀器課件26

長水準(zhǔn)管電阻應(yīng)變式傾角傳感器長水準(zhǔn)管27角位移間接測量1－位移計(jì)；2－固定支座3－機(jī)械豎桿；4－梁試件角位移間接測量28力的檢測力傳感器，可用于檢測試驗(yàn)荷載、預(yù)應(yīng)力值、抗拔力、粘結(jié)力等。壓力檢測儀表：檢測油壓、水壓、氣壓等壓力表，檢測土壓力傳感器等。張力檢測儀表：張力儀、索力檢測儀。扭矩檢測：扭矩檢測儀、扭矩扳手等。有：機(jī)械式、電阻應(yīng)變式、振弦式等等。力的檢測力傳感器，可用于檢測試驗(yàn)荷載、預(yù)應(yīng)力值、抗拔力、粘結(jié)29油壓表電阻應(yīng)變式力傳感器

油壓表電阻應(yīng)變30張力儀數(shù)顯扭矩扳手

張力儀數(shù)31裂縫檢測裂縫寬度檢測：讀數(shù)顯微鏡、數(shù)字式裂縫寬度檢測儀。裂縫檢測裂縫寬度檢測：讀數(shù)顯微鏡、數(shù)字式裂縫寬度檢測儀。32裂縫檢測裂縫出現(xiàn)檢測：應(yīng)變計(jì)、聲發(fā)射儀、導(dǎo)電漆膜等。裂縫深度檢測：超聲波檢測、鉆芯。通過應(yīng)變計(jì)或?qū)щ娖崮けO(jiān)測裂縫出現(xiàn)裂縫檢測裂縫出現(xiàn)檢測：應(yīng)變計(jì)、聲發(fā)射儀、導(dǎo)電漆膜等。通過應(yīng)變33記錄與顯示儀器數(shù)據(jù)的記錄方式有兩種：模擬式和數(shù)字式。從傳感器（或通過放大器）傳送到記錄器的數(shù)據(jù)一般都是模擬量，模擬式記錄就是把這個(gè)模擬量直接記錄在介質(zhì)上，數(shù)字式記錄則是把這個(gè)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再記錄在介質(zhì)上。模擬式記錄的數(shù)據(jù)一般都是連續(xù)的，數(shù)字式記錄的數(shù)據(jù)一般都是離散的。記錄介質(zhì)有普通記錄紙、光敏紙、磁帶和磁盤等。記錄與顯示儀器數(shù)據(jù)的記錄方式有兩種：模擬式和數(shù)字式。從傳感34記錄與顯示儀器X-Y記錄儀

X-Y記錄儀傳動(dòng)原理X-Y記錄儀使用聯(lián)接示意圖

記錄與顯示儀器X-Y記錄儀X-Y記錄儀傳動(dòng)原理35記錄與顯示儀器光線示波器：也是一種常用的模擬式記錄器，主要用于振動(dòng)測量的數(shù)據(jù)記錄，它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)并記錄在感光紙或膠片上，得到的是試驗(yàn)變量與時(shí)間的關(guān)系曲線。磁帶記錄儀：是一種常用的較理想的記錄器，可以用于振動(dòng)測量和靜力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄，它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁信號(hào)并記錄在磁帶上，得到的是試驗(yàn)變量與時(shí)間的變化關(guān)系。記錄與顯示儀器光線示波器：也是一種常用的模擬式記錄器，主要用36數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采集部分和計(jì)算機(jī)（控制和分析器）部分。大型專用系統(tǒng)分散式系統(tǒng)小型專用系統(tǒng)組合式系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采37結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試新技術(shù)聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)土木工程試驗(yàn)或者監(jiān)測資源的共享和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理。運(yùn)用聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地觀測和控制。能夠在試驗(yàn)、計(jì)算、理論、數(shù)據(jù)庫、和模型模擬等方面實(shí)現(xiàn)分工，目前這一領(lǐng)域的研究也比較活躍。美國國家科學(xué)基金利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起美國地震工程模擬系統(tǒng)，我國也已開始這方面的研究工作。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試新技術(shù)聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)技術(shù)38結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試新技術(shù)自檢測智能材料

智能混凝土結(jié)構(gòu)是一種能感知自身狀態(tài)變化并發(fā)出信號(hào)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)的擬生命系統(tǒng)，可以有效地解決混凝土的強(qiáng)度監(jiān)測問題，具有損傷、裂縫實(shí)時(shí)監(jiān)測功能的同時(shí)具有快速自修復(fù)的功能，以保證工程結(jié)構(gòu)的安全使用。土木工程領(lǐng)域智能材料的研究主要在以下3個(gè)領(lǐng)域：①結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（將智能材料集成在土木工程結(jié)構(gòu)中，利用其構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)對結(jié)構(gòu)的裂縫、變形、損傷、疲勞、溫度、腐蝕等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測）。②結(jié)構(gòu)的自增強(qiáng)、自適應(yīng)(裂縫的主動(dòng)控制、裂縫自愈合、溫度自調(diào)節(jié)、變形控制等)。③結(jié)構(gòu)的減振控制。目前應(yīng)用的智能材料主要有：光纖、形狀記憶合金、壓電材料、碳纖維混凝土等。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試新技術(shù)自檢測智能材料39振動(dòng)檢測振動(dòng)傳感器→放大器→動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀→記錄、分析、顯示（電腦）振動(dòng)傳感器：相對式（需要基準(zhǔn)）、絕對式（慣性式，普遍采用）慣性式傳感器的力學(xué)原理振動(dòng)檢測振動(dòng)傳感器→放大器→動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀→記錄、分析、顯示40慣性式傳感器的力學(xué)原理

慣性式傳感器的力學(xué)原理41幅頻特性曲線當(dāng)/n>>1時(shí)幅頻特性曲線當(dāng)/n>>1時(shí)42相頻特性曲線相頻特性曲線43加速度傳感器的幅頻特性當(dāng)/n<<1，D<1時(shí)

加速度傳感器的幅頻特性當(dāng)/n<<1，D<1時(shí)44加速度計(jì)幅頻特性曲線加速度計(jì)幅頻特性曲線45磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器46磁電式速度傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)靈敏度，振動(dòng)方向感受到單位振動(dòng)速度時(shí)，傳感器的輸出電壓[mV／(cm·s-1)]。頻率響應(yīng)，傳感器機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)電轉(zhuǎn)換都有頻響問題，定義靈敏度隨所測振動(dòng)頻率不同而變化的規(guī)律為傳感器的頻率響應(yīng)。阻尼比，通常設(shè)計(jì)為0.50.7。磁電式速度傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)靈敏度，振動(dòng)方向感受到單位振動(dòng)47振動(dòng)檢測壓電式加速度傳感器（a）基座壓縮型（b）單端中心壓縮型（c）環(huán)型剪切型1外殼；2質(zhì)量塊；3壓電晶體；4輸出接頭振動(dòng)檢測壓電式加速度傳感器48壓電式加速度傳感器的主要技術(shù)性能靈敏度，振動(dòng)方向感受到單位振動(dòng)加速度時(shí)，傳感器的輸出電荷或電壓。安裝諧振頻率是指將傳感器(用螺栓牢固安裝在一個(gè)有限質(zhì)量m(目前國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是體積為1in3質(zhì)量為180g)的物體上的諧振頻率。傳感器的安裝諧振頻率對傳感器的頻率響應(yīng)有很大影響。頻率響應(yīng)，靈敏度隨所測振動(dòng)頻率不同而變化的規(guī)律為傳感器的頻率響應(yīng)。幅值范圍(動(dòng)態(tài)范圍)，靈敏度保持在誤差范圍(5％～10％)時(shí)的輸入加速度幅值量級(jí)范圍稱為幅值范圍，也就是傳感器保持線性的最大可測范圍。壓電式加速度傳感器的主要技術(shù)性能靈敏度，振動(dòng)方向感受到單位振49結(jié)構(gòu)檢測的儀器、儀表和設(shè)備及基本原理王柏生結(jié)構(gòu)檢測的儀器、儀表和設(shè)備及基本原理王柏生50儀器儀表的基本組成基本組成：感受部分、放大部分、顯示或記錄部分感受部分：起到感知被測物理量的作用放大部分：將感知的物理量放大并轉(zhuǎn)換成儀器檢測量顯示或記錄部分：將儀器檢測量顯示或記錄儀器儀表的基本組成基本組成：感受部分、放大部分、顯示或記錄部51機(jī)械式百分表機(jī)械式百分表52結(jié)構(gòu)檢測儀器分類機(jī)械式、電測、光測等，還有結(jié)合的測應(yīng)變、測位移、測裂縫、測力（荷載）、壓力（水、油、氣）、溫度、振動(dòng)（加速度、速度、位移）、硬度等等無損檢測類、微損檢測類、破損檢測類結(jié)構(gòu)檢測儀器分類機(jī)械式、電測、光測等，還有結(jié)合的53主要技術(shù)（性能）指標(biāo)量程（量測范圍）：所能量測的最小至最大的量值范圍。最小分度值（刻度值、分辨力）：儀器、儀表所能指示或顯示的被測量值最小的變化量。精確度（精度）：儀器、儀表量測指示值與被測值的符合程度，常用滿量程相對誤差表示。靈敏度：被測量發(fā)生單位變化引起儀器、儀表指示值的變化值。主要技術(shù)（性能）指標(biāo)量程（量測范圍）：所能量測的最小至最大54靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本要求結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本要求是：1．性能指標(biāo)必須滿足試驗(yàn)的具體要求，如：量程和精度要足夠，靈敏度要合適，并不是越高越好。精度要求最大測試誤差不超過5%，而量程建議采用最大被測值的1.25~2倍；2．重量輕、體積小，要求不影響結(jié)構(gòu)的工作性能和受力情況；3．讀數(shù)快、自動(dòng)化程度高、使用方便；4．對環(huán)境的適應(yīng)性要強(qiáng)，并且攜帶方便、可靠耐用；5．定期鑒定，并有記錄；對生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)，使用的儀器、儀表必須由法定授權(quán)單位進(jìn)行鑒定，并出具鑒定報(bào)告。靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本要求結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)對儀器、儀表的基本55測試儀器的標(biāo)(檢)定所有結(jié)構(gòu)測試儀器都需要檢定、校準(zhǔn)或標(biāo)定；定期、不定期，使用前、后等等；按照規(guī)范要求、計(jì)量認(rèn)證要求。例：回彈儀，新使用前、超6000次、率定不合格時(shí)要鑒定，使用前要率定；油壓千斤頂，使用前要標(biāo)定。測試儀器的標(biāo)(檢)定所有結(jié)構(gòu)測試儀器都需要檢定、校準(zhǔn)或標(biāo)定56應(yīng)變測量的原理和方法應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)變?chǔ)?du/dL≈⊿u/⊿L，從數(shù)學(xué)上，⊿L越小越精確，實(shí)際上，材料不均勻性要求⊿L足夠大，因此：對鋼結(jié)構(gòu)，材料均勻性好，可采用小標(biāo)距應(yīng)變計(jì)；對混凝土結(jié)構(gòu)，非均質(zhì)材料，應(yīng)采用較大標(biāo)距應(yīng)變計(jì)，一般要求標(biāo)距大于3倍的最大粗骨料直徑。應(yīng)變測量的原理和方法應(yīng)變計(jì)57電阻應(yīng)變測試原理電阻應(yīng)變：結(jié)構(gòu)應(yīng)變→應(yīng)變片電阻變化→電橋平衡原理→電壓變化，檢測電壓的變化可以得到結(jié)構(gòu)應(yīng)變。應(yīng)變片的粘貼技術(shù)，是應(yīng)變片能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)應(yīng)變的保障。溫度補(bǔ)償：溫度補(bǔ)償片法、工作片自補(bǔ)償法。電阻應(yīng)變測試原理電阻應(yīng)變：結(jié)構(gòu)應(yīng)變→應(yīng)變片電阻變化→電橋平衡58電阻應(yīng)變片(a)、(d)、（e）、(f)、(h)－箔式電阻應(yīng)變計(jì)；、(b)—絲繞式電阻應(yīng)變計(jì)；(c)—短接式電阻應(yīng)變計(jì)；(g)—半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)；(i)焊接電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變片(a)、(d)、（e）、(f)、(h)－箔式電阻應(yīng)59電阻應(yīng)變計(jì)原理

電阻應(yīng)變計(jì)原理60應(yīng)變計(jì)的選用應(yīng)變計(jì)的選用通常應(yīng)注意以下幾項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)：（1）標(biāo)距l(xiāng)指敏感柵在縱軸方向的有效長度，根據(jù)應(yīng)變場大小和被測材料的勻質(zhì)性考慮選擇。（2）寬度a敏感柵的寬度。（3）電阻值R一般應(yīng)變儀均按120Ω設(shè)計(jì)，但60～600Ω應(yīng)變計(jì)均可使用。當(dāng)用非120Ω應(yīng)變計(jì)時(shí)，測定值應(yīng)按儀器的說明加以調(diào)整。（4）靈敏系數(shù)K電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，在產(chǎn)品出廠前經(jīng)過抽樣試驗(yàn)確定。使用時(shí)，必須把應(yīng)變儀上的靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)至應(yīng)變片的靈敏系數(shù)值，否則應(yīng)對結(jié)果作修正。（5）溫度使用范圍它主要取決于膠合劑的性質(zhì)?？扇苄阅z合劑的工作溫度約為－20℃～＋60℃；經(jīng)化學(xué)作用而固化的膠合劑的工作溫度約為－60℃～＋200℃。應(yīng)變計(jì)的選用應(yīng)變計(jì)的選用通常應(yīng)注意以下幾項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)：61電橋平衡電橋平衡62應(yīng)變片粘貼技術(shù)具體的粘貼工藝如下：1）應(yīng)變片檢查分選，可采先用放大鏡進(jìn)行外觀檢查，要求應(yīng)變片無氣泡、霉斑、銹點(diǎn)，柵極平直、整齊、均勻；然后用萬用表檢查，應(yīng)無短路或短路情況，阻值誤差不應(yīng)超過0.5%。2）測點(diǎn)處理，先檢查測點(diǎn)表面狀況，要求測點(diǎn)平整、無缺陷、無裂縫等；然后采用砂紙或磨光機(jī)進(jìn)行打磨，要求表面平整、無銹、無浮漿等，光潔度達(dá)到▽5；再用棉花蘸丙酮或酒精清洗，要求棉花干擦?xí)r無痕跡；必要時(shí)（如混凝土結(jié)構(gòu)）還打底，可采用環(huán)氧樹脂，要求膠層厚度在0.05~0.1mm，硬化后用0號(hào)砂紙磨平；最后用鉛筆等給測點(diǎn)畫十字定位，縱線與應(yīng)變方向一致。3）粘貼應(yīng)變片，先用鑷子加住應(yīng)變片引出線，在背面上一層薄膠，測點(diǎn)上也敷上薄膠，對準(zhǔn)位置放上片子；然后在應(yīng)變片上蓋一小片玻璃紙，用手指沿一個(gè)方向滾壓，擠出多余膠水；最后用手指輕壓至膠具有一定強(qiáng)度，松手后應(yīng)變片不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。應(yīng)變片粘貼技術(shù)具體的粘貼工藝如下：63應(yīng)變片粘貼技術(shù)4）固化處理，不同的粘貼膠需要不同的固化時(shí)間，對有些膠，在氣溫較低、濕度較大時(shí)需要進(jìn)行人工加溫，可采用紅外線燈或電熱吹風(fēng)，但加熱溫度不應(yīng)超過50?C，受熱應(yīng)均勻。5）粘貼質(zhì)量檢查，先用放大鏡檢查外觀，應(yīng)變片應(yīng)無氣泡、粘貼牢固、方位準(zhǔn)確；再用萬用表檢查是否短路或斷路以及電阻值有無變化等，并檢查應(yīng)變片與試件的絕緣度情況等，也可以接入應(yīng)變儀檢查零點(diǎn)漂移情況，要求不大于2με/15Min。6）導(dǎo)線連接，在應(yīng)變片引出線底下貼膠布等絕緣材料，使引出線不與試件形成短路；再用膠固定端子或用膠布固定導(dǎo)線，以保證輕微拉動(dòng)導(dǎo)線時(shí)引出線不被拉斷；然后用電烙鐵焊接導(dǎo)線與引出線，要求焊點(diǎn)飽滿、無虛焊。7）最后進(jìn)行防潮處理，要求應(yīng)變片全部被防潮劑覆蓋，余5mm左右，并采用適當(dāng)措施進(jìn)行必要的防護(hù)，防止機(jī)械損壞。應(yīng)變片粘貼技術(shù)4）固化處理，不同的粘貼膠需要不同的固化時(shí)間，64溫度補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償片法工作片△補(bǔ)償片溫度補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償片法工作片△補(bǔ)償片65溫度補(bǔ)償技術(shù)工作片法溫度補(bǔ)償技術(shù)工作片法66千分表應(yīng)變測試測試應(yīng)變=千分表讀數(shù)差/標(biāo)距L分辨力=1/1000L（L用毫米單位）千分表應(yīng)變測試測試應(yīng)變=千分表讀數(shù)差/標(biāo)距L67振弦式應(yīng)變傳感器根據(jù)弦的自振頻率變化來反映結(jié)構(gòu)應(yīng)變振弦式應(yīng)變傳感器根據(jù)弦的自振頻率變化來反映結(jié)構(gòu)應(yīng)變68振弦式應(yīng)變傳感器式中：f—金屬弦的振動(dòng)頻率；k—1，2……；σ—金屬絲內(nèi)部張力；l—金屬絲長度；—金屬絲密度。振弦式應(yīng)變傳感器69光纖（光柵）應(yīng)變傳感器光纖（光柵）應(yīng)變傳感器70光纖（光柵）應(yīng)變檢測原理光纖（光柵）應(yīng)變檢測原理71光纖（光柵）傳感器的原理通過拉伸和壓縮光纖光柵，或者改變溫度，可以改變光纖光柵的周期和有效折射率，從而達(dá)到改變光纖光柵的反射波長的目的，而反射波長和應(yīng)變、溫度、壓力、壓強(qiáng)等物理量成線性關(guān)系。光纖（光柵）傳感器的原理通過拉伸和壓縮光纖光柵，或者改變溫度72位移量測結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中常用的有：百分表（機(jī)械式）、電子百分表、電阻式位移計(jì)、差動(dòng)電感式位移計(jì)、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀，全站儀、傾角儀、連通水管位移測試裝置、GPS。大部分需要輔助裝置，如：表架、基準(zhǔn)架、基準(zhǔn)點(diǎn)等等。有些適合于大型、大跨度結(jié)構(gòu)，或野外檢測。位移量測結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中常用的有：百分表（機(jī)械式）、電子百分表、電73結(jié)構(gòu)檢測的儀器課件74結(jié)構(gòu)檢測的儀器課件75

長水準(zhǔn)管電阻應(yīng)變式傾角傳感器長水準(zhǔn)管76角位移間接測量1－位移計(jì)；2－固定支座3－機(jī)械豎桿；4－梁試件角位移間接測量77力的檢測力傳感器，可用于檢測試驗(yàn)荷載、預(yù)應(yīng)力值、抗拔力、粘結(jié)力等。壓力檢測儀表：檢測油壓、水壓、氣壓等壓力表，檢測土壓力傳感器等。張力檢測儀表：張力儀、索力檢測儀。扭矩檢測：扭矩檢測儀、扭矩扳手等。有：機(jī)械式、電阻應(yīng)變式、振弦式等等。力的檢測力傳感器，可用于檢測試驗(yàn)荷載、預(yù)應(yīng)力值、抗拔力、粘結(jié)78油壓表電阻應(yīng)變式力傳感器

油壓表電阻應(yīng)變79張力儀數(shù)顯扭矩扳手

張力儀數(shù)80裂縫檢測裂縫寬度檢測：讀數(shù)顯微鏡、數(shù)字式裂縫寬度檢測儀。裂縫檢測裂縫寬度檢測：讀數(shù)顯微鏡、數(shù)字式裂縫寬度檢測儀。81裂縫檢測裂縫出現(xiàn)檢測：應(yīng)變計(jì)、聲發(fā)射儀、導(dǎo)電漆膜等。裂縫深度檢測：超聲波檢測、鉆芯。通過應(yīng)變計(jì)或?qū)щ娖崮けO(jiān)測裂縫出現(xiàn)裂縫檢測裂縫出現(xiàn)檢測：應(yīng)變計(jì)、聲發(fā)射儀、導(dǎo)電漆膜等。通過應(yīng)變82記錄與顯示儀器數(shù)據(jù)的記錄方式有兩種：模擬式和數(shù)字式。從傳感器（或通過放大器）傳送到記錄器的數(shù)據(jù)一般都是模擬量，模擬式記錄就是把這個(gè)模擬量直接記錄在介質(zhì)上，數(shù)字式記錄則是把這個(gè)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再記錄在介質(zhì)上。模擬式記錄的數(shù)據(jù)一般都是連續(xù)的，數(shù)字式記錄的數(shù)據(jù)一般都是離散的。記錄介質(zhì)有普通記錄紙、光敏紙、磁帶和磁盤等。記錄與顯示儀器數(shù)據(jù)的記錄方式有兩種：模擬式和數(shù)字式。從傳感83記錄與顯示儀器X-Y記錄儀

X-Y記錄儀傳動(dòng)原理X-Y記錄儀使用聯(lián)接示意圖

記錄與顯示儀器X-Y記錄儀X-Y記錄儀傳動(dòng)原理84記錄與顯示儀器光線示波器：也是一種常用的模擬式記錄器，主要用于振動(dòng)測量的數(shù)據(jù)記錄，它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)并記錄在感光紙或膠片上，得到的是試驗(yàn)變量與時(shí)間的關(guān)系曲線。磁帶記錄儀：是一種常用的較理想的記錄器，可以用于振動(dòng)測量和靜力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄，它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁信號(hào)并記錄在磁帶上，得到的是試驗(yàn)變量與時(shí)間的變化關(guān)系。記錄與顯示儀器光線示波器：也是一種常用的模擬式記錄器，主要用85數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采集部分和計(jì)算機(jī)（控制和分析器）部分。大型專用系統(tǒng)分散式系統(tǒng)小型專用系統(tǒng)組合式系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采86結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試新技術(shù)聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)土木工程試驗(yàn)或者監(jiān)測資源的共享和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理。運(yùn)用聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地觀測和控制。能夠在試驗(yàn)、計(jì)算、理論、數(shù)據(jù)庫、和模型模擬等方面實(shí)現(xiàn)分工，目前這一領(lǐng)域的研究也比較活躍。美國國家科學(xué)基金利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起美國地震工程模擬系統(tǒng)，我國也已開始這方面的研究工作。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試新技術(shù)聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)技術(shù)87結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試新技術(shù)自檢測智能材料

智能混凝土結(jié)構(gòu)是一種能感知自身狀態(tài)變化并發(fā)