传感百科-振弦式应变计

                                                               振弦式应变计
概述
    一种用振弦来进行测量的应变传感器，其最大的优点是传感器结构简单，工作可靠，输出信号为标准的频率信号，非常方便计算机处理或代手段的电路调理。
适用范围
    振弦式应变计广泛适用于长期埋设在水工建筑物或其它混凝土结构物（如梁、柱、桩基、挡土墙、衬砌、墩以及基岩等）内部，测量埋设点的线性变形（应变）与应力，同时可兼测埋设点的温度。加装配套附件可组成表面应变计、钢板计、无应力计等多种测量应变的仪器。
工作原理
    当结构物受力或因温度变化发生伸缩变形时，与结构物刚性固连的应变计产生同步变形，通过前、后端座传递给振弦使其产生应力变化，从而改变振弦的固有振动频率。激励与信号拾取装置激励振弦使其发生谐振，同时拾取其振动频率信号，此信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的伸缩改变量，此改变量与仪器标称长度的比值即为应变量。
主要技术参数

注:1、F.S表示满量程输出； 
        2、超量程：允许额定量程的1.2倍；
        3、可根据客户要求额外增加智能芯片，将传感器编号、参数等信息录入其中；
一般计算公式
Δε=K(Fi-F0)+b(Ti-T0)或Δε=k(fi2-f02)+b(Ti-T0)

式中：Δε— 被测结构物的应变改变量；

K（k） — 应变计的最小读数(标定系数)，由制造商给出；

Fi — 应变计实时测量模数值；

fi — 应变计实时测量频率值；

F0 — 应变计基准(参考0点)测率模数值；

Fo —应变计基准(参考0点)测率频率值；

b — 应变计的温度补偿修正系数，由制造商给出；

T0 — 零点时刻应变计所感受温度；

Ti  —i时刻应变计所感受的温度。

注：1、计算所得物理量的符号，正值为位伸，负值为压缩；

2、F=Hz*Hz/1000，即模数值为频率值平方的千分之一；

3、单支传感器参数，如K（k）值、b值等，详见传感器合格证；

              4、在计算时，请注意统一各参数的数量级、单位。
安装及埋设方法
1、混凝土应变计的安装埋设
   根据设计要求确定应变计的埋设位置以及方向。一般要求应变计的轴线与结构物轴线或中心线或设计方位的不重合误差不超过2°，位置误差不超过2cm。回填应变计周围的混凝土时，要谨慎施工，剔除混凝土中粒径70mm以上的骨料，人工分层振捣密实。回填料最终应填筑超过应变计表面1.5m以上。振捣器与仪器的最大距离应大于振动半径并不小于1m。埋设时要经常检查应变计的位置和方位，及时发现并纠正，应变计损坏应及时更换。埋设后，应做好标记，专人守护，以防人为损坏。

1.1、单向应变计：可在混凝土振捣后及时在埋设部位造孔（槽）埋设；
1.2、双向应变计：两应变计应保持相互垂直，角度误差不超过2°，相距8-10cm；两应变计的轴线应与混凝土结构表面距离相同；

1.3、应变计组：将应变计用专用支杆刚性连接于专用支座上，见下图。以保证在浇筑混凝土过程中仪器有正确的相应位置和方向，并使得其保持不变。根据应变计组在混凝土内的位置，分别采用预埋锚杆或带锚杆的预制混凝土块固定支座位置和方向。为此，埋设时可设置无底木箱作保护，并随混凝土浇注的升高而逐渐提起，直至取出。
2、无应力应变计的安装埋设


如图所示，埋设时，将无应力应变计筒大口向上，固定在埋设位置，然后在筒内填满埋设点附近的混凝土，人工捣实。
3、岩体应变计的安装埋设

   岩体应变计用以观测岩体在埋入应变计之后的内部变形，即由于岩体的应力变化引起的变形。应变计在岩体内的埋设位置不应跨越结构面或缝隙，但在节理发育的岩体内，应变计标距应加长，一般为1-2m。在埋设位置造孔（槽），其截面的尺寸在满足埋设要求的基础上尽可能小。孔（槽）内应冲刷干净，避免油污。用膨胀性稳定的微膨胀水泥砂浆充填密实。仪器轴向方位误差应小于2°。埋设后应及时检测，同时为了保证应变计能与岩体同步变形，应变计中间应嵌一层隔离材料（见附图）。应变计组应固定在支架或连杆上，或埋设在各个设计方向的钻孔内。单向应变计组可串联固定在连接杆上后埋入钻孔内的不同深度。
验收与保管
1、用户开箱验收仪器，应先检查仪器数量与装箱清单是否相符、是否含有对应安装附件、合格证及相关资料，如有不符合者，请与我公司联系；
2、对于箱内仪器，先用250V兆欧表及任意型式的频率读数仪检查常温常压下绝缘电阻与频率初值，若有异常，应与本公司联系；
3、开箱后的仪器应放在湿度小于80%的房间内保存，室内不应含有腐蚀性气体，存放环境须干燥，通风，搬运时小心轻放。
注意事项
1、本仪器应在额定测量范围内工作；
2、仪器引出电缆可达1000米（另购）。用户订货时未加以说明，均按1.5米长度接线出厂；
3、根据现场需要接长电缆时，应注意接头处的防水密封可靠；
4、仪器未使用放置12个月以上时，使用前应重新进行标定。
5、请勿摔打、碰撞或长时间震动本传感器。