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振弦式表面(應變)計
    發布時間: 2017-11-14 00:27    

VWSF型振弦式表面(應變)計適用于長期布設在水工結構物或其它結構物的表面,測量結構物表面的應變量,并可同步測量布設點的溫度。振弦式表面(應變)計彈性模量小,與被測結構物的隨動性好,測量中不會干擾原應力場,并可回收重復使用。振弦式表面(應變)計具有智能識別功能。

本使用說明僅適用于本公司生產的VWS-10F型振弦式表面應變計,型號為VWS-10F。

1用途

VWS-10F型振弦式表面(應變)計適用于長期布設在水工結構物或其它結構物的表面,測量結構物表面的應變量,并可同步測量布設點的溫度。振弦式表面(應變)計彈性模量小,與被測結構物的隨動性好,測量中不會干擾原應力場,并可回收重復使用。振弦式表面(應變)計具有智能識別功能。

2規格及主要技術參數

規格代號

VWSF

  尺寸參數

測量標距L,mm

100

有效直徑d,mm

22

端部直徑D,mm

24

 

  性能參數

 

應變測

拉伸,10-6

1500

量范圍

壓縮,10-6

1500

最小讀數k,    10-6F

0.5

測量精度: F.S

±0.1%

溫度測量范圍, ℃

-25+60

溫度測量精度, ℃

±0.5

溫度修正系數b,10-6/℃

13.5

彈性模量Eg,    MPa

300500

耐水壓: MPa

0.5

絕緣電阻,     MΩ

50

注:頻率模數F=Hz2×10-3

3結構及工作原理

3.1結構

 VWSF型振弦式表面應變計由應變計、安裝夾具、信號傳輸電纜等組成。

3.2工作原理

當被測結構物發生變形時,將帶動表面應變計產生變形,變形通過前、后端座傳遞給振弦轉變成振弦應力的變化,從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率,頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置,即可測出引起被測結構物變形的應變量。同時可同步測出布設點的溫度值。

3.3計算方法

a) 當外界溫度恒定表面應變計僅受到軸向變形時,其應變量ε與輸出的頻率模數△F具有如下線性關系:

ε= kF

F = F - F0

式中:k — 表面應變計的測量靈敏度,單位為10-6/F;

F — 表面應變計實時測量值相對于基準值的變化量,單位為F;

F — 表面應變計的實時測量值,單位為F;

F0 — 表面應變計的基準值,單位為F。

b)當表面應變計不受外力作用時(儀器兩端標距不變),而溫度增加△T時,表面應變計有一個輸出量△F′,這個輸出量僅僅是由溫度變化而造成的,因此在計算時應給以扣除。

實驗可知△F′與△T具有如下線性關系:

ε′= kF+ bT = 0

kF= - bT

T = T - T0

式中:b — 表面應變計的溫度修正系數,單位為10-6/℃;

T — 溫度實時測量值相對于基準值的變化量,單位為℃;

T — 溫度的實時測量值,單位為℃;

T0 — 溫度的基準值,單位為℃。

c) 布設在混凝土結構物或其它結構物表面的表面應變計,受到的是變形和溫度的雙重作用,此時的溫度修正系數應為表面應變計的溫度修正系數與結構物的線膨脹系數之差,因此表面應變計一般計算公式為:

εm = kF + b′△T = k (F - F0) + (b-α)(T - T0)

式中:εm — 被測結構物的應變量,單位為10-6;

α — 被測結構物的線膨脹系數,單位為10-6/℃。
4 儀器安裝

4.1  安裝夾具
安裝膨脹螺栓固定的表面應變計,應先將配好對的夾具安裝上試棒,安裝時兩夾具的底面應在同一平面上,兩夾具上的緊固螺釘孔距應為 100mm(儀器標距)。利用夾具安裝板上的 4個孔,在儀器需要安裝的位置畫點、打孔、安裝膨脹螺栓,將裝有試棒的夾具組用膨脹螺栓
固定上,既完成儀器夾具的安裝。
安裝膠粘用表面應變計,是將夾具用膠粘貼在被測結構物上。先將被測結構物需要安裝夾具的部位整平打毛,將裝有試棒的夾具底部的中間(在同一平面上)涂上 AB 膠(快干環氧樹脂膠),再沿夾具四周涂上 502 快干膠,隨即粘貼在需要監測測部位,壓緊 2 分鐘左右即可松
手,10 分鐘左右即可粘貼牢固。
4.2 夾具固定后,輕輕拆下安裝試棒,將表面應變計從夾具的一端放入,直到表面應變計各端面與夾具外邊沿平齊。表面應變計安裝時應根據要求調整測量范圍(調整初始值),方法是:在表面應變計的前法蘭端有一個螺紋孔,用配套拉桿進行拉、壓調整。調整時先將有電纜一端的緊固螺釘擰緊,讀數儀連接上表面應變計,利用拉桿進行拉或壓調整,調整范圍合適后將夾具另一端的緊固螺釘擰緊,并卸下調整拉桿(圖 2)。
如現場需要的可安裝保護罩,同時將電纜按設計走向固定好,注意保護儀器的引出電纜。
5  測量
現場測量表面應變計用 VW-102A 型讀數儀,將測量線一頭連接讀數儀,測量線另一頭的各色夾子對應連接表面應變計的輸出電纜, 黑、紅測頻率,白、綠測溫度。表面應變計內附有智能識別芯片,其內存貯有該表面應變計的編號、標定系數 K、溫度修正系數 b 等信息。
用讀數儀測量時會自動將識別信息讀出,順序存入讀數儀內,通訊給計算機,方便快速統計計算及查詢,使測量工作實現人工智能無紙化操作。
工程現場多支表面應變計電纜被意外挖斷,僅用讀數儀測量一遍,就可自動識別出每支表面應變計所對應的編號及身份信息。
6  表面應變計故障檢查
當表面應變計測量出現故障時,可用萬用表檢查表面應變計電纜芯線間的電阻值,其正常狀況紅、黑芯線電阻值通常為200~450Ω 左右;綠、白芯線電阻值在溫度25℃時應為3kΩ左右;紅、黑線對綠、白線或對屏蔽線(裸線)間絕緣電阻值應﹥50MΩ (測量絕緣電阻時可使
用100V 直流兆歐表,萬用表測量絕緣電阻應用MΩ 檔,其值應為無窮大∞)。










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