振弦式應變計
概述
一種用振弦來進行測量的應變傳感器,其最大的優點是傳感器結構簡單,工作可靠,輸出信號為標準的頻率信號,非常方便計算機處理或代手段的電路調理。
適用范圍
振弦式應變計廣泛適用于長期埋設在水工建筑物或其它混凝土結構物(如梁、柱、樁基、擋土墻、襯砌、墩以及基巖等)內部,測量埋設點的線性變形(應變)與應力,同時可兼測埋設點的溫度。加裝配套附件可組成表面應變計、鋼板計、無應力計等多種測量應變的儀器。
工作原理
當結構物受力或因溫度變化發生伸縮變形時,與結構物剛性固連的應變計產生同步變形,通過前、后端座傳遞給振弦使其產生應力變化,從而改變振弦的固有振動頻率。激勵與信號拾取裝置激勵振弦使其發生諧振,同時拾取其振動頻率信號,此信號經電纜傳輸至讀數裝置,即可測出被測結構物的伸縮改變量,此改變量與儀器標稱長度的比值即為應變量。
主要技術參數
規格 | 10 | 15 | 25 | |
尺寸 參數 | 有效標距(mm) | 100 | 150 | 250 |
有效直徑(mm) | 21 | |||
端座直徑(mm) | 埋入式33、表面安裝22 | |||
測量范圍(με) | -2000~2000 | |||
最小讀數 (με) | ≤1 | |||
分辨力r (%F.S) | ≤0.03 | |||
溫度測量范圍(℃) | -30~90 | |||
溫度測量精度(℃) | ±0.3 | |||
工作環境溫度 (℃) | -25~70 | |||
溫度修正系數(με/℃) | 11.2 | |||
絕緣電阻(MΩ) | 額定水壓力下,絕緣>50MΩ |
注:1、F.S表示滿量程輸出;
2、超量程:允許額定量程的1.2倍;
3、可根據客戶要求額外增加智能芯片,將傳感器編號、參數等信息錄入其中;
一般計算公式
Δε=K(Fi-F0)+b(Ti-T0)或Δε=k(fi2-f02)+b(Ti-T0)
式中:Δε— 被測結構物的應變改變量;
K(k) — 應變計的最小讀數(標定系數),由制造商給出;
Fi — 應變計實時測量模數值;
fi — 應變計實時測量頻率值;
F0 — 應變計基準(參考0點)測率模數值;
Fo —應變計基準(參考0點)測率頻率值;
b — 應變計的溫度補償修正系數,由制造商給出;
T0 — 零點時刻應變計所感受溫度;
Ti —i時刻應變計所感受的溫度。
注:1、計算所得物理量的符號,正值為位伸,負值為壓縮;
2、F=Hz*Hz/1000,即模數值為頻率值平方的千分之一;
3、單支傳感器參數,如K(k)值、b值等,詳見傳感器合格證;
4、在計算時,請注意統一各參數的數量級、單位。
安裝及埋設方法
1、混凝土應變計的安裝埋設
根據設計要求確定應變計的埋設位置以及方向。一般要求應變計的軸線與結構物軸線或中心線或設計方位的不重合誤差不超過2°,位置誤差不超過2cm。回填應變計周圍的混凝土時,要謹慎施工,剔除混凝土中粒徑70mm以上的骨料,人工分層振搗密實。回填料最終應填筑超過應變計表面1.5m以上。振搗器與儀器的最大距離應大于振動半徑并不小于1m。埋設時要經常檢查應變計的位置和方位,及時發現并糾正,應變計損壞應及時更換。埋設后,應做好標記,專人守護,以防人為損壞。
1.1、單向應變計:可在混凝土振搗后及時在埋設部位造孔(槽)埋設;
1.2、雙向應變計:兩應變計應保持相互垂直,角度誤差不超過2°,相距8-10cm;兩應變計的軸線應與混凝土結構表面距離相同;
1.3、應變計組:將應變計用專用支桿剛性連接于專用支座上,見下圖。以保證在澆筑混凝土過程中儀器有正確的相應位置和方向,并使得其保持不變。根據應變計組在混凝土內的位置,分別采用預埋錨桿或帶錨桿的預制混凝土塊固定支座位置和方向。為此,埋設時可設置無底木箱作保護,并隨混凝土澆注的升高而逐漸提起,直至取出。
2、無應力應變計的安裝埋設
如圖所示,埋設時,將無應力應變計筒大口向上,固定在埋設位置,然后在筒內填滿埋設點附近的混凝土,人工搗實。
3、巖體應變計的安裝埋設
巖體應變計用以觀測巖體在埋入應變計之后的內部變形,即由于巖體的應力變化引起的變形。應變計在巖體內的埋設位置不應跨越結構面或縫隙,但在節理發育的巖體內,應變計標距應加長,一般為1-2m。在埋設位置造孔(槽),其截面的尺寸在滿足埋設要求的基礎上盡可能小。孔(槽)內應沖刷干凈,避免油污。用膨脹性穩定的微膨脹水泥砂漿充填密實。儀器軸向方位誤差應小于2°。埋設后應及時檢測,同時為了保證應變計能與巖體同步變形,應變計中間應嵌一層隔離材料(見附圖)。應變計組應固定在支架或連桿上,或埋設在各個設計方向的鉆孔內。單向應變計組可串聯固定在連接桿上后埋入鉆孔內的不同深度。
驗收與保管
1、用戶開箱驗收儀器,應先檢查儀器數量與裝箱清單是否相符、是否含有對應安裝附件、合格證及相關資料,如有不符合者,請與我公司聯系;
2、對于箱內儀器,先用250V兆歐表及任意型式的頻率讀數儀檢查常溫常壓下絕緣電阻與頻率初值,若有異常,應與本公司聯系;
3、開箱后的儀器應放在濕度小于80%的房間內保存,室內不應含有腐蝕性氣體,存放環境須干燥,通風,搬運時小心輕放。
注意事項
1、本儀器應在額定測量范圍內工作;
2、儀器引出電纜可達1000米(另購)。用戶訂貨時未加以說明,均按1.5米長度接線出廠;
3、根據現場需要接長電纜時,應注意接頭處的防水密封可靠;
4、儀器未使用放置12個月以上時,使用前應重新進行標定。
5、請勿摔打、碰撞或長時間震動本傳感器。