結(jié)構(gòu)試驗測試技術(shù)與量測儀表

3結(jié)構(gòu)試驗測試技術(shù)與量測儀表結(jié)構(gòu)試驗時，所受的外部作用，如力、位移、溫度等是輸入數(shù)據(jù)，而試件的反應如應力、應變、速度、加速度等是輸出數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)均需準確量測。量測方法如下：人工測量與人工記錄：如用直尺測量位移、裂縫寬度。儀器測量與人工記錄：如用百分表測量位移，或用應變儀配應變計或位移計測量應變或位移。儀器測量與儀器記錄：如用傳感器配X-y記錄儀進行測量和記錄，或用傳感器、放大器和磁帶記錄儀進行測量和記錄。數(shù)據(jù)采集測量與記錄：計算機系統(tǒng)。3.1概述3.2量測儀表的工作原理及分類

傳感器：感受各種物理量，并將它們轉(zhuǎn)換為可直接測讀的形式。有以下幾種：

機械式傳感器：利用機械原理工作，由以下部分組成：感受機構(gòu)、轉(zhuǎn)換機構(gòu)（轉(zhuǎn)換成長度或角度）、顯示裝置（指針或度盤）、附屬裝置（外殼、防護罩等）。

按功能不同，量測儀表分為：傳感器、放大器、顯示器、記錄器、分析儀器、數(shù)據(jù)采集儀或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。一、工作原理：

電測式傳感器：利用材料的電學性能和電學原理，把非電物理量轉(zhuǎn)換成電量變化。由以下部分組成：感受部分、轉(zhuǎn)換部分（如電阻應變計等）、傳輸部分（如導線等）、附屬部分等。

其它傳感器：紅外線傳感器、聲波傳感器等。放大器：把信號放大的裝置。記錄器：按一定的方式把數(shù)據(jù)記錄到某種介質(zhì)（紙、磁帶、光盤等）上。如光線示波器、磁帶記錄儀、磁盤驅(qū)動器等。試件的作用與效應適調(diào)器(轉(zhuǎn)換與放大）傳感器顯示與記錄器二、量測儀表的分類：按儀器用途分：應變計、位移傳感器、測力傳感器、傾角傳感器、頻率計、測振傳感器等；按儀器與結(jié)構(gòu)關(guān)系分：附著式、非附著式；接觸式、非接觸式；按顯示和記錄方式分：直讀式和自動記錄式；模擬式和數(shù)字式。三、量測儀表的技術(shù)指標

量程S：儀器可以測量的輸入量的范圍。

刻度值：儀器的最小刻度所代表的被測量。

靈敏度K：單位輸入物理量引起儀器輸出或顯示值的變化。是描述儀器、設備、試劑或測試方法對微小外加作用顯示出的敏感程度。

分辨率：儀器能測量被測物理量的最小值的能力。

精度：指示值與被測值的符合程度。常用滿程相對誤差表示。如精度為0.2的儀表，表示測定值的誤差不超過最大量程的±0.2%。是用來描述物理量的準確程度的量。

滯后、零位溫漂、滿量程熱漂移、線性范圍、頻響特性、相移特性等。四、量測儀器的選用原則（1）具有合適的量程、靈敏度和精度。（2）安裝使用方便，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。（3）不影響結(jié)構(gòu)的工作：自重輕，尺寸小。（4）同一物理量測量儀器型號盡量相同，避免系統(tǒng)誤差。（5）經(jīng)濟好：價廉耐用，可重復使用，安全可靠。（6）按規(guī)定存放、使用和標定。3.坑3儀表澤的率岸定在儀危器行殊業(yè)，繼對儀龍器的荒校準先測定魔稱為手率定刷。即亂校準叮、標掛定。浸即將大儀器戲的示黎值和賴標準桃量進坡行比科較的譽過程絲式。率定盛的方縮慧法：1.用精克確度督等級哲更高蠟的專環(huán)用率靜定設留備率雷定；2.用標近準儀伸器（獎精確五度不盲比被耕率定蘆設備轟高，貓但不冬常使香用）講率定畝；3.用標果準試撫件進獵行率樸定。應該顯率定寒的設腐備：1.新生矮產(chǎn)的蝦或出追場的陣設備雕，在要正式稼使用雕前；2.正在艙使用披的設垂備應頃定期檔率定另或在勾重要缺的實鼻驗開晶始前肝進行瞎率定混。3.高4應變努測量結(jié)構(gòu)試驗堆中常攜需要晴量測悅應力接，但謠直接挑量測拖應力挺目前尚還沒交有好園方法奇，主魂要是溜通過并量測蘋應變套，再資換算母求得忌應力衡。應變：在祖預定撕的標棋準長元度范販圍內(nèi)們，量隔測長腫度變植化增潤量的記平均充值ΔL，再竄通過ε=絕ΔL壇/L計算軌求得繞。標距L的選撥擇：勻目質(zhì)材件料宜梯小；斃非勻撇質(zhì)材細料宜么大。完砼應健大于劣骨料邀最大對粒徑3倍；攀對磚石晨結(jié)構(gòu)蔬應大皺于4皮磚；估對木結(jié)兵構(gòu)應裂大于20螺cm。測量亦方法：常愈用電扛測法染，還偉有機鈴械法益和光扒測法。一、董電阻姨應變貞計電阻倒應變家片的菊原理輕：利用豈金屬鋒絲的耐電阻展值隨糧著其揚機械沫變形劇而變站化的脈物理呼特性然。電阻襪應變覽片的魂構(gòu)造：主單要由捉敏感陸柵、督基底轉(zhuǎn)、覆幼蓋層較、引梯出線河組成關(guān)。電阻棵應變袖片的戶分類：按柵極不分：絲跨繞式偉、箔釘式（緊在薄弦膠膜上鍍合金辛膜，宜光刻孔而成挺）、棕半導架體式蓮等；按基底足材料柄分：紙胸基（花便宜簽、易違粘貼圖、不史防潮曉）、窯膠基日（箔逗式常漸用）板；按敏感膠柵結(jié)餐構(gòu)的貪形狀杯分：單堤軸（匠測單殿軸應億變）休、多宴軸（俘用于昂應變蜓花）稱。(a儉)、(d兩)、(e械)、(f敬)、(h隆):泊式部應變竄計(b從)絲繞毫式應臥變計(c叉)短接屈式電絲式阻應緒變計(g睛)半導鬼體應江變計(i拔)焊接蜘應變筍計電阻償應變頌片的被技術(shù)姨指標標距：敏感雅柵在遷縱軸街方向趁的有幼效長絲式度L。不灶是指掏整個土電阻器片的近長度居，而施是指攝電阻錯片當嶄中電姜阻絲洗柵的捷長度胞。0.蟲2mm威～1渡00輕mm。規(guī)格：使用省面積Lx輩B。電阻值期：一般和為12晉0Ω作為澤標準盤。靈敏系數(shù)換：K≈2.睡0，可泡通過冠分批子抽樣姻實測朗而得箭。溫度使用糊范圍予：取決射于粘杏合劑閃的性傘質(zhì)。二、旱電阻刷應變復儀的劃測量服電路根據(jù)戲電阻均變化泊率公漫式：dR虛/R暢=Kε≈2擔.0煤*(息10-6~1設0-3)，該子電信該號很腿微弱旋，直吊接測持量困凱難，奮故采枯用電振阻應位變儀里。電阻復應變省儀是杏電阻利應變但計的乏專用躁放大純儀器凳。1.電橋還基本座原理惠斯登話電橋：如膚圖示遵：根據(jù)基爾唱霍夫虛定律輕：ΔUU當ΔU辣=0時，逮電橋陜平衡翠。即R1婦:R粘2=柳R3瞞:R遇4時，電丈橋平違衡。蕩在應歸變里蝦一般握用兩生種特瞎定狀納態(tài)達茄到電橋蠻平衡，一洗種是R1云=R津2=張R3臉=R直4，另探一種呆是R1里=R利2，R3帆=R買4。前窮一種營四個肚阻值可相等皂，稱幟為等臂尋電橋。當四陪個橋廳臂阻畢值發(fā)惑生變誦化ΔR煉1、ΔR膀2、ΔR脈3、ΔR撞4時，倚經(jīng)推澡導可仆得：ΔUUΔUUΔUU若四個核應變?nèi)萦嬕?guī)軌格相脆同，R1=R2=R3=R4，K1=K2=K3=K4，則：--滋--練--不平潛衡電引橋由前述六可見揀：ε可由贊輸出授電壓廣來測惡量，柴即輸膚出電住壓與續(xù)四個釘橋臂摟應變掀的代棋數(shù)和針呈線弊性關(guān)娛系。兩個如相鄰嶼橋臂宋上的擊應變昆是相潮反的循，R1、R3是正議的，R2、R4是負景的。四個四橋臂麻上都呆接電綱阻片洲就是全橋單電路，當R3、R4接固憑定電第阻，改而非洋電阻鉆應變氧片時袋，就斷是半橋御電路，可增自動賓完成每溫度羽補償帽，且或靈敏膜度提半高；序當R2只作異為溫悲度補醉償片新，而淘不產(chǎn)秀生應夸變時銷就是1/舍4橋路。不平譯衡電抽橋電窩路的浴測定枯方法獻也叫源偏位凱測定愿法，筒有兩婚個缺招點，1.輸入蝕電壓潔的不悠穩(wěn)定銜會影畏響測債量的掙準確撲性；2.輸出旋電壓蔬的測膠定需隱要有鳥較高億靈敏除度的掏檢測屆計。照可以塌采用野平衡占電橋宣來測狐定，膏即采襖用零獎位測筒定法弟。平衡晝電橋享原理R1為工逼作應揀變片座，R2為溫造度補采償片病，R3=R4=R瘦‘，則療：構(gòu)件般受力歌前的騾平衡腦條件瓣：構(gòu)件吉受力孝后調(diào)系整滑梅線變股阻器球到D’，使檢最流計代歸零憑，其刃平衡痕條件齒：整理媽后得更：溫度示補償?shù)奂夹g(shù)用電阻跳應變傲片測魂應變斃時，擺當環(huán)睬境溫掩度發(fā)攀生變意化時諷，由展于電趕阻應炸變片惑和試帆件的顧溫度浩線膨壁脹系腦數(shù)不余同，輕就會伏在應嶄變片徒中產(chǎn)隙生應中變；掘另一雄方面驅(qū)，隨叔著溫齡度的法變化匆，電鞭阻應亡變片卵的電黨阻率ρ也會塑發(fā)生械變化姥。由卡于這爭兩項證原因合，使佳電阻偶應變?nèi)蛊谌]有負受到鋼力作雖用以消前就庸產(chǎn)生純了應夸變，帳從而親電阻裕值發(fā)返生了墓變化麻，這堡就是姜電阻逗片的乖熱效錢應。描消除要這種閣熱效貸應的拋常用煩方法途就是溫度肥補償騾技術(shù)。溫度疊補償蒸技術(shù)設溫幻玉度引起趨的電度阻增爪量用ΔRt表示對，如報果在電奮路的BC臂上乞接一番個與麻工作央應變放片R1同樣狀的應擦變片R2，并討將它資貼在少同樣國材料務和環(huán)境圾溫度容但不受祝力的腹試件幻玉上，則：溫度補償亂應變仿計必窯須滿射足：1）與日測量兩應變鈴計規(guī)筍格相餐同；2）粘兵在相膏同的筆材料魄上；3）處迫在相泛同的碰溫度櫻場；4）補塑償片謝不能誓受力。5）多浪點補偏償：迷一個護溫度栽補償挖片可監(jiān)供多松個測捕量片駛使用取。一柔般砼5點，助鋼結(jié)掃構(gòu)10點共沖用一騙個補林償片襯。設置軌溫度克補償原應變臉計接戴橋方多法實測賓電路軸向勵受力饞（1/煩4橋）軸向沫（半勉橋）軸向昆（全叉橋）彎曲盼（半膽橋）彎曲名（全晌橋）扭轉(zhuǎn)歡（半杰橋）工作篇片互指為補璃償靈敏擋度提與高1倍。例題餡：某結(jié)構(gòu)盒構(gòu)件嶄，荷報載和能電阻時應變伍計布燙置如鼻圖所葛示，童測量旺時采翠用全唉橋橋裳路，番應變粉儀顯威示的等測量孝應變雕值為28配0μ填ε，已纏知結(jié)添構(gòu)材請料的喉泊松嘴比v=雪0.歷3。（1）畫影出測犁量應程變橋搖路圖隨；（2）簡脾要說恥明該博橋路脆特點駛；（3）計頑算該住測點基的彎挺曲應踩變εw。電阻就應變眨計粘芝貼技酸術(shù)應變壟的其猴它測關(guān)量方械法機測法滔：常用廉的有電貍子百爐分表航和千粥分表狐，與款其它撥配套各設備鞋可制民成手箭持應海變儀淺、位鐮移計魄等。手持萄應變燒儀常氧用于井現(xiàn)場兩測量及，且脫適用宣于持清久試神驗，仔標距肅為50～25拖0m穴m，讀蛾數(shù)的怠位移蹲計可伙選用聞百分法表或悶千分聰表。工作原理規(guī)：在標沒距兩劍端粘妖結(jié)兩冤個腳殘標（肅每邊起各一膏個）憲，通誦過測具量結(jié)民構(gòu)變君形前音后兩媽個腳舒標之嚷間距頑離的院改變山，求廁得標共距內(nèi)潔的平滾均應充變。光測法葉：多用構(gòu)于結(jié)窩構(gòu)局菜部應匙力分股析（幫云紋票法、漢激光辜衍射膠法、如光彈傷法）漁。3.拖4位移肆測量福儀器結(jié)構(gòu)的位舞移主要若指：竟撓度堪、側(cè)峽移、蘆轉(zhuǎn)角親、支割座偏側(cè)移等胞，可糕分為敬線位厘移和但轉(zhuǎn)動嬸變形鄙。量測位火移的時儀表有機尾械式殲、電壤子式垃、光蓄電式攤等。線位移蘭的常用扣量測儀寶器有接趨觸式爛位移貢計、肌差動鳳變壓摩器式帝位移天計、腐應變桐梁式求位移村傳感鐵器、聞滑線呆電阻員式位異移傳踐感器砌、水吩準儀眼、經(jīng)都緯儀茄等。轉(zhuǎn)動變形租的常做用量叼測儀干器有杠稿桿式凡測角羅器、卵水準白式傾催角儀戒、電熱子傾鴉角儀仗等，鑰也可哭以自邁行設側(cè)計。接觸街式位影移計接觸籠式位移滅計根翅據(jù)刻帶度盤昏上最免小刻療度值屑所代籃表的扛量分馳為百隊分表邪（刻膝度值譽為1%殃mm，量映程為5、10、30信mm）、畢千分費表(刻度香值為0.嗓1%損mm，量駐程為1m技m)和撓窗度計(刻度籃值為5%或10屬%m奪m，量塞程為50、10系0、30浪0m安m)。用百分肌表測嘉撓度得的時熟候，齡在沒溝有變溉形前竿先讀只表針書指示謊的一裂個讀戚數(shù)，意然后業(yè)當它挨變形巾以后朗，即提當表灘桿移鳥動了減再讀案一次齡，這攏兩個角數(shù)之掉差，蹤蝶就是孝整個星的變?nèi)孕?。使用時將堡位移擠計固裝定于炭表架沿上，躺使測周桿頂糾緊測捧點，鍋并與黑側(cè)面留保持流垂直曉。機械殺式百設分表電子膏百分婦表經(jīng)緯潔儀位移漸計千分訓表應變穴梁式揀位移療傳感扣器儀器外殼示上固愚定一吐個彈揭簧片爹，并榨作成沙懸臂劑結(jié)構(gòu)短，彈凝簧片凝根部沖粘貼似應變費片。抵彈簧忍片的糠自由然端連掙接拉絕簧，怖拉簧差的另顛一端訴與測材桿伸精出的拍指針切相連狼。當炊測桿兄跟隨馳變形爪而移砌動時利，拉淺簧使贊簧片膏產(chǎn)生騎撓曲化，通夾過電潑阻應踩變儀傳測得冶的應篩變即答可反蕩映與闖試件波位移僅的關(guān)卸系。量程為30晉~1寶50羽mm，分毫辨率千可達0.萬01粒mm。電子百分首表就攔是按狐照這駱樣的叉原理牌制成炎的。1.測桿2.彈簧尊片3.儀器媽外殼6.表盤7.應變杰片8.引線滑線開電阻咬式位她移傳鵲感器儀器內(nèi)部偶接有而滑線縣電阻萍，當河測桿燃隨著竟結(jié)構(gòu)掛變形都產(chǎn)生遺位移絨時，維帶動您滑線苦觸頭金移動救，改桶變滑搖線電耍阻兩甚端的木電阻黎值，鐵通過授電阻逝應變樣儀可撓測得椒應變占。差動比變壓蠶器式青位移田傳感鑼器如圖：孔有三梯個線幟圈，型中間刺的叫不初級搞線圈采，兩張邊的徑叫次認級線嫂圈。耳中間抓的鐵煤芯是暫鐵磁萬材料旱。當誼初級譜線圈作有電屑流通脂過時拍，次度級線鉗圈內(nèi)株將產(chǎn)椅生感橋應電穩(wěn)勢。今測桿烘帶動駱鐵芯煮偏向云左側(cè)江時，驢左側(cè)丹感應筑電勢造大，蝴右側(cè)矮小；桃通過民測量指兩側(cè)沖電勢護差，駱就可賄以確株定測蠶桿的居位置銅，即書位移間量。結(jié)構(gòu)較轉(zhuǎn)動技變形腔測量杠桿式測喪角器趕：通頭過兩除個千毫分表梁分別贏測量憂各自陽點的正位移艷量，市通過千計算稀可求層得轉(zhuǎn)痰角。1、轉(zhuǎn)獅角測寒定水準溜式傾糕角儀如圖升，結(jié)倡構(gòu)變碎形前倘，通著過調(diào)機整微文調(diào)螺揭絲使頂氣泡鍛居中爹，測滿讀數(shù)遲；結(jié)訓構(gòu)變剝形后遭，再責調(diào)整局螺絲傭，使英氣泡謙居中唱，測仰讀數(shù)麻。兩秤次讀滲數(shù)差檢就是滔螺絲倚中心葵線處男的豎嶄向位貢移h。hLα電子剛傾角鍵儀用液體掉擺來生感受貓角位剛移，拍液面茄的傾圣斜將坐引起攔電極A、B之間耕和B、C之間積的電膛阻發(fā)案生相混應改它變，祝把電柜極A、B和C接入堤測量納電橋，就童可以根得到消與角膝位移尾相對堤應的研電壓端輸出米。實捧際上助是一刻種傳膊感器童。2.曲率測定ABDf3.婆5力值脂測量昂儀器主要有機掙械式螞傳感固器和目電測截式傳掀感器私兩類垂；機械白式：拉肉力測費力計指、壓腫力測比力計溪、拉嚴壓力微測力忙計；電測式（廉應變遲式）：壓壯力傳矛感器由、拉歌壓傳謝感器幅（較咳為常描見，陶采用鋒應變筑計量語測方脹法，險可自驚制）拉力妙環(huán)壓力躺環(huán)壓力刺表拉壓啞力傳攪感器3.在6裂縫槽測量兩項內(nèi)堂容：1、開臭裂：遮裂縫磁發(fā)生畜的時駁刻和松位置樣。2、度危量：禁裂縫劇的寬缺度和童長度漠。裂縫的判累斷：1.借助放大犧鏡用豎肉眼形觀察絨。表庸面先語刷白核涂料2.用應變噸計或蒙導電陶漆膜濾連續(xù)悼布置茫來測冤量開靈裂。拋當某象處開違裂時漸，該牌處應皆變計杠讀數(shù)疑突變秀或跨鉗裂縫牌的漆堵膜出擇現(xiàn)火潮花直料至燒矮斷。3.聲發(fā)射捉法：走利用虹材料給開裂淘時發(fā)慮出聲泛能的駐現(xiàn)象報。將裁傳感頌器布唉置在狗試件夕的表踏面或綢內(nèi)部況，通伴過聲戒波的鞏測量害來確篩定開趙裂。4.裂縫應變規(guī)計：廚鋼結(jié)芬構(gòu)斷薦裂試炸驗裂縫預的測延量裂縫尚寬度:讀數(shù)旋顯微漠鏡、巷裂縫歲塞尺書、裂抄縫標竭準寬擠度板華（裂貍縫標鴿尺）晴。讀數(shù)顯微鏡裂縫標尺3.餡7振動驗測量陰儀器用來測量襖結(jié)構(gòu)利振動丑參數(shù)?。ㄎ簧?、臥速度最、加膝速度刊等）貨；基本組成奶：感受磚部分謝、放抱大部孫分、組顯示井部分；感基受部分汗也叫掩拾振槍器。拾振化器的具力學條原理結(jié)構(gòu)震動梁，周推圍的范地面摸也震違動，匠測震皺動的掉儀器沙，本體身也框是個銀震動側(cè)系統(tǒng)。如圖，元慣性詳測振喉傳感孟器的想力學介模型惡。當蝦結(jié)構(gòu)絲式振動幕時，班儀器刊外殼參一起此振動省，質(zhì)量照塊也振袋動，劣但振碌動規(guī)律似不同（如浪振幅懼和相位顧）。通過散測量蛇質(zhì)量謹塊與殼晉體間的隨相對哪振動綱，就可囑以反映地出振騾動體的振鹿動特性金。拾振尸器類待別根據(jù)輸出亮值與澆位移吩、速襪度、跨加速汗度之窮間的抖關(guān)系田分為霜位移革計、雜速度乎計和冠加速妥度計候。位移廢計：當振租動體株的自遮振頻棒率比柳拾振英器的追自振兩頻率處大很縫多時竟，拾竄振器燥輸出寄值與頁結(jié)構(gòu)衡位移撿成正飄比，炒主要境用來救測量盆結(jié)構(gòu)授的振穴動位陪移。建筑味物自漲振頻未率一蠶般較廣低（1~記3H橋z），泰要求店位移藥計更者低，藝因此丈體積歲大，概重量楚大。速度指計：當振動醫(yī)體的律自振構(gòu)頻率艇與拾吩振器輝的自漁振頻遇率大厘致相茄等時悼，拾蛙振器亭輸出仿值與毛結(jié)構(gòu)火振動弱速度冒成正尼比，神主要爐用來毀測量坑結(jié)構(gòu)什的振妻動速秘度。失真非大，裳可用斷頻率亂范圍遍窄，戀少用。加速娘度計存：當振煎動體零的自營振頻堡率比績拾振保器的兼自振諒頻率眠小很句多時任，拾霜振器羽輸出耐值與平結(jié)構(gòu)廣振動遭加速迷度成填正比感，主構(gòu)要用笨來測俯量結(jié)秩構(gòu)的尋振動囑加速紅度。對加抓速度判一次括積分廉可得堡速度惹，兩祥次積奏分可呼得位構(gòu)移。測振瘦傳感服器將拾振軋器獲潤得的播位移外、加拔速度嬸等振恨動參碼量轉(zhuǎn)鴨換為脊電量紹，并絲式輸入萬放大卵器的獄裝置歉。根據(jù)轉(zhuǎn)換浙方式倚有：礙磁電浮式、避壓置電式盈、電縮慧阻應饅變式固、電賭容式塌、光喪電式鑰等。母常用肢的傳灶感器飾有磁奧電式絡速度裹傳感趁器和窗壓電凡式加脅速度根傳感路器。磁電診式速經(jīng)度傳辦感器根據(jù)電磁箱感應嘉原理姜制成樹，靈挑敏度朋高，社性能崗穩(wěn)定駛，有夾一定裝的頻遮率響奴應寬河度。通過質(zhì)量被塊在清殼體臥內(nèi)的增相對夸振動沒，產(chǎn)南生感壓應電能動勢購，該街感應叉電動投勢與碧運動甘速度究成正尺比。瓶如圖詠擺式暖傳感郵器。壓電況式加骨速度此傳感烈器利用壓電俯晶體障材料例具有夫的壓國電效車應制染成。爐這種捉材料納具有召受拉復壓力再后材端料會執(zhí)產(chǎn)生辱電荷賊，并裳與所布受力猜的大繼小成霜正比劃。通星過測勞量電吼荷多儀少就敲可以蛇確定玻慣性肯力的坊大小漏，從詞而確概定加李速度護的大隨小。用途廣泛砍，頻率父范圍絕寬，府穩(wěn)定夏性好壤，機飽械強淡度高歸，溫石度范撒圍寬今，靈杯敏度紀較低善。3.秋8數(shù)據(jù)緞采集減與記裂錄系鬧統(tǒng)數(shù)據(jù)的記受錄方蹲式：術(shù)模擬匆式、釀數(shù)字