电阻应变量测仪器

1、第四章第四章 量测仪器与数据采集系统量测仪器与数据采集系统一、一、概述概述 ( 作业作业1)二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测 （电阻应变片的使用）（电阻应变片的使用） ( 作业作业2)三、位移量测（及其它变形量测）三、位移量测（及其它变形量测）四、力的量测四、力的量测 (作业作业3)五、裂缝量测五、裂缝量测六、温度量测六、温度量测七、振动参数的量测七、振动参数的量测八、数据系统简介八、数据系统简介一、概述一、概述 结构试验的目的结构试验的目的：一是要得到对结构性能的宏观印象，一是要得到对结构性能的宏观印象，更主要是取得确定结构性能的定量数据。更主要是取得确定结构性能的定量数据。只有可靠

2、的数据才能作为判定结构性能或建立计算理论的的依据。精确可靠数据的取得依赖于量测。精确可靠数据的取得依赖于量测。量测是人类对客观事物取得数量概念的认识过程，是判断事物质量指标的的重要手段。 各个领域科学技术的发展是与量测技术的不断完善提高分不开的。 量测技术的组成：量测技术的组成： 包括：、量测方法，、量测方法，、量测工具，、量测工具，、量测误差分析、量测误差分析三部分。各专业领域都有自己的量测内容和相应的量测方法和量测工具。一、概述一、概述工程结构专业的主要量测内容：工程结构专业的主要量测内容：有外部条件有外部条件（主要是外荷载和支座反力等）、结构变形结构变形（位移、应变、曲率等）、裂缝、内力

3、裂缝、内力（应力）及自振自振频率、振型、阻尼频率、振型、阻尼等动力特性。 工程结构专业的主要量测工具：工程结构专业的主要量测工具： 量测工具从逐个读数、手工记录的简单仪表简单仪表到利用计算机自动采集、处理数据的复杂量测系统量测系统，种类繁多，原理不一。 试验人员除应理解被测参数的性质和要求外，还应了解试验人员除应理解被测参数的性质和要求外，还应了解量测仪表的原理、功能和技术指标。量测仪表的原理、功能和技术指标。1、量测仪表的基本组成：、量测仪表的基本组成：各种量测仪表其内部结构、量测原理、量测精度等有很大的差别，但都必须具备三个基本组成部分三个基本组成部分：一、概述一、概述感受部分感受部分放大

4、部分放大部分显示记录部分显示记录部分机械式量测仪表：机械式量测仪表：一般三部分在同一仪表内（如百分表）；电测仪表：电测仪表：三部分往往是三个分开的仪器（传感器、放大器、记录仪或显示器）一、概述一、概述量测仪表各部分的作用量测仪表各部分的作用：感受部分感受部分的作用的作用：直接与被测对象联系，感受被测参数的变化并将此变化传给放大部分；放大部分放大部分的作用的作用：将感受部分传来的被测量通过各种方式进行放大。显示记录部分显示记录部分的作用的作用：将放大部分传来的量测结果通过指针或电子数码管、屏幕等进行显示或通过记录设备将试验数据或曲线记录下来。一、概述一、概述2、量测仪表的基本量测方法、量测仪表的

5、基本量测方法结构试验用量测仪表一般采用两种量测方法：偏位测定法偏位测定法-根据量测仪表放大部分产生的偏转或位移偏转或位移定出欲测定的物理量。零位测定法零位测定法-用已知的标准量去抵消未知物理量对仪表产生的偏转，使被测量和标准量对仪器指示装置的效应经常保持相等，指示装置指零时的标准量指示装置指零时的标准量既为被测物理量。一般零位测定法比偏位测定法更精确(尤其是电子仪器)。一、概述一、概述3、量测仪表的主要性能指标、量测仪表的主要性能指标、量、量 程程：仪表最大输入量与最小输入量之间的范围。、刻度值、刻度值：指示装置的最小刻度代表的被测量的数值。、分辨率、分辨率：使仪器输出量产生能观察出变化的最小

6、被测量。、灵敏度、灵敏度：单位输入量引起的仪表输出值的变化。不同的仪表,灵敏度的单位各不相同（如百分表的灵敏度为：mm/mm) 。、精确度：、精确度：仪器指示值与被测值的符合程度(也称精度),常以最大量程时的相对误差表示。如精度为0.2级的仪表,其测定值的误差不超过最大量程的0.2%。一、概述一、概述、滞、滞 后后：同一输入量正反两个行程输出值间的偏差。 常以全量程中的最大滞后值与满量程输出值之比表示。 正行程正行程：输入量从起始量增至最大量程的测量过程。 反行程反行程：输入量从最大量程减至起始量的测量过程。 、线性范围、线性范围：保持仪器的输入量和输出量为线性关系时，输入量的允许变化范围。

7、、频响特性、频响特性：仪器在不同频率下灵敏度的变化特性。 常以频响特性曲线表示。对动力试验用量测仪表，其性能指标还有：对动力试验用量测仪表，其性能指标还有：一、概述一、概述 、相移特性、相移特性：振动参量经传感器转换成电信号或经放 大、记录后在时间上产生的延迟。 由传感器、放大器、记录仪器组成的整套量测系统，应注意它们之间的阻抗匹配及频率范围的配合等。 、零、零 位位 温温 漂漂：指当仪表的工作环境温度不为20 时，零位输出随温度的变化率。 满量程热漂移满量程热漂移：指当仪表的工作环境温度不为20， 满量程输出随温度的变化率。一、概述一、概述4、量测仪表的选用、量测仪表的选用选用量测仪表时应考

8、虑下列要求：、符合量测所需的量程及精度要求。、符合量测所需的量程及精度要求。 一般应使最大被测值在仪表量程的2/3附近； 为保证量测精度，应使仪表的最小刻度值 5%的最大被测值。、动力试验用量测仪表，其线性范围、频响特性和相移特性等都应、动力试验用量测仪表，其线性范围、频响特性和相移特性等都应 满足试验要求。满足试验要求。、安装在试验结构上的仪表，要求自重轻、体积小，不影响结构的、安装在试验结构上的仪表，要求自重轻、体积小，不影响结构的 工作。工作。 夹具设计、安装要合理。夹具设计、安装要合理。、同一试验中选用的仪表种类应尽可能少，以便统一数据的精度。、同一试验中选用的仪表种类应尽可能少，以便

9、统一数据的精度。、选用仪表时应考虑试验的环境条件，切忌盲目选用高精度、高灵、选用仪表时应考虑试验的环境条件，切忌盲目选用高精度、高灵 敏度仪表。敏度仪表。 各类仪表各有优缺点,选用仪表时应首先满足试验的主要要求.一、概述一、概述5、仪表的率定、仪表的率定1、概、概 念：念： 为了确定仪表的精度或换算关系，定出其误差，需将为了确定仪表的精度或换算关系，定出其误差，需将仪表示值仪表示值和和标准量标准量进行进行比较比较，称为仪表的率定（也称，称为仪表的率定（也称标定）。标定）。2、率定设备：、率定设备： 用来率定仪表的标准量标准量是经国家计量机构确认、具有一定精度等级的专用率定设备产生的。率定设备的

10、精度等级应比被率定的仪器高。 当没有专用率定设备时，也可用和被率定仪器具有同级精度的“标准”仪器比较进行率定；还可以用标准试件进行率定。一、概述一、概述3、率定的重要性：、率定的重要性： 仪器的率定十分重要。所有新出厂的仪器都要经过率定；正在使用的仪器必须定期进行率定；除定期率定外，在重要的试验开始前，最好对仪表进行一次率定。 未经率定的仪器所量测的数据不具有合法性！未经率定的仪器所量测的数据不具有合法性！返回返回第四章第四章作业（作业（1 1）1 1、量测技术包括哪三部分？、量测技术包括哪三部分？2 2、工程结构试验的主要量测内容有哪些？、工程结构试验的主要量测内容有哪些？3 3、量测仪表由

11、哪三部分组成？各部分的作用是什么？、量测仪表由哪三部分组成？各部分的作用是什么？4 4、量测仪表的主要性能指标有哪些？、量测仪表的主要性能指标有哪些？5 5、量测仪表的选用原则是什么？、量测仪表的选用原则是什么？6 6、什么是仪表的率定？、什么是仪表的率定？返回返回钢尺1测量长度应0.99钢尺2测量长度应1.01返回返回返回返回机械式百分表量测系统应变（应力）量测系统应变（应力）量测系统电阻应变片静态电阻应变仪试件返回返回返回返回机械式百分表返回返回位移传感器拉压力传感器倾角传感器返回返回各种放大器位移计（百分表）位移计（百分表）偏位测量偏位测量机械式百分表偏位读数位移计（百分表）位移计（百分

12、表）偏位测量偏位测量读数1：12.51mm读数2：11.06mm本次加载产生的位移=12.51-11.06=1.45mm返回返回返回返回托盘天平采用零位读数法YJ-5静态电阻应变仪二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测1、应力量测的重要性：、应力量测的重要性： 应力量测是结构试验中的重要量测内容，了解应力沿构件的分布情况，特别是了解结构危险截面处的应力分布及最大应力值，对于建立强度计算公式或验证设计是否合理、计算方法是否正确，都有很直接的价值。利用所测应力资料还可直接了解结构的工作状态和强度储备。2、应力（应变）量测的方法：、应力（应变）量测的方法： 一般借助于量测应变，然后由曲线或公式换算

13、为应力。 量测应变的方法：用应变计测出试件在一定长度L范围内的平均应变：LPPLPPLL二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测 应变计标距应变计标距L L的选择：的选择：对匀质材料构件：当应力变化梯度大时，L应尽可能小，当应力变化梯度小时，L可以大些，对非匀质材料构件：砼：L23倍最大骨料粒径砖砌体：L6皮砖木： L200mm 用应变计量测的应变值是应变计标距用应变计量测的应变值是应变计标距L范围内的平均范围内的平均应变应变，因此对应力变化梯度较大的构件或非匀质材料，应特别注意应变计标距L的选择：3、应变计的种类及电阻应变片的优点：、应变计的种类及电阻应变片的优点：二、应力（应变）量测二、应

14、力（应变）量测 应变计的种类：应变计的种类： 应变计的种类很多，各具特点，归纳起来主要有三大类：1）机械式应变计： 双杠杆应变仪；杠杆式千分表应变仪 2）电测式应变计: ；差动电阻式应变计；振弦式应变计振弦式应变计等。 3）光测式应变计： 光纤光栅应变计光纤光栅应变计；密栅云纹膜；衍射图形应变计等 其中最常用的是电阻应变片电阻应变片和接触式引伸仪(手持式应变仪)。 长期多次量测时一般用振弦式应变计振弦式应变计和光纤光栅应变计光纤光栅应变计。 电阻应变片的优点电阻应变片的优点:二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测、可以将非电参量（应变）转换为电参量，从而将电测法引 入结构试验、精度高、灵敏度

15、高、可远距离、多点及快速采集数据和自动纪录、为用计算机控制、分析和处理试验数据创造了条件、重量轻、体积小；价格低、利用应变片加上一些弹性元件，可以制成量测各种参量（如：力、位移、倾角、曲率等）的传感器。因此：主要学习应变片的原理及应用。因此：主要学习应变片的原理及应用。 电阻应变片的缺点电阻应变片的缺点: 受温度影响较大；长期、多次检测时误差较大(二)、电阻应变片1、电阻应变片的工作原理AlR电阻丝的电阻值：当电阻丝的长度变化（伸长或缩短）时，相应的电阻变化为：dRdAARdllRdRdAldAAldlA)()()(2dAdAldlRdR两边除以R得：)21(,2,cdAdAldl以代入上式得

16、四、应力（应变）量测四、应力（应变）量测取)21(21)21(2ccRdR0)21 (21Kc则则0KRdR上式既是利用电阻丝量测应变的理论根据。且该式说明上式既是利用电阻丝量测应变的理论根据。且该式说明电阻丝感受的应变和它的电阻相对变化成线性关系。电阻丝感受的应变和它的电阻相对变化成线性关系。对电阻应变片：对电阻应变片：KRdR二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测上式中：材料的泊桑比；c与材料有关的常数 所以K0或K也为常数2、电阻应变片的构造和性能：四、应力（应变）量测四、应力（应变）量测 构造构造：应变片由基底、丝栅、覆盖层和引出线构成。 性能指标：性能指标：主要有、标距、标距L应变

17、片在纵轴方向的有效长度、电阻值、电阻值R、灵敏系数、灵敏系数KK值一般由抽样试验法确定（1.92.3）、应变极限应变片保持线性输出时所能量测的最大应变值。一般为（13）%左右。、温度特性、温度特性指电阻丝的电阻随温度而变化以及电阻丝和被测试件材料因温度线膨胀系数不同引起阻值变化所产生的虚假应变，又称应变片的热输出。（一般靠接入温度补偿片消除）二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测、横向灵敏系数是应变片对垂直于其主轴方向应变的响应程度。（横向灵敏系数越小越好）、使用面积、机械滞后试件加载和卸载时应变片（R/R）特性曲线不重合的程度。、疲劳寿命应变片反复使用的次数（104107）。、零飘在恒定温

18、度环境中应变片的电阻值随时间的变化、蠕变在恒定的荷载和温度环境中，应变片电阻值随时间的变化、绝缘电阻电阻丝与基底间的电阻值（50050000M）三、电阻应变仪1、电阻应变仪的组成当结构产生机械变形时，应变片感受到其变形并产生的电阻相对变化R/R仅有210-3210-6，对如此微弱的电信号必须依靠放大器放大后才能检测出来。电阻应变仪既是应变片的专用放大仪器。二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测电阻应变仪根据其工作频率范围的不同可分为：电阻应变仪由测量电路测量电路、放大器放大器、相敏检波器相敏检波器、指示器指示器、电源电源等组成。静态电阻应变仪自身带有读数和指示装置，当量测测点较多时，需配用预

19、调平衡箱。动态电阻应变仪上只有粗略的指示表头，量测时需另接纪录仪器。静态电阻应变仪动态电阻应变仪2、电阻应变仪的测量电路 测量电路的作用是将应变片的电阻变化转换为电压或电流测量电路的作用是将应变片的电阻变化转换为电压或电流的变化，的变化，一般用惠斯登电桥实现。A、惠斯登电桥：惠斯登电桥： 由4个电阻R1、R2、R3、R4作为4个桥壁组成电路二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测UACBDR1R2R3R4UBD电桥平衡：若4321RRRR则当对角端A、C输入电压U时，另两对角端B、D的输出电压UBD=0，此时称为电桥平衡。若4321RRRR则UBD0若R1、R2、R3、R4为贴在试件上的应变片

20、，切初始满足：则当试件产生应变引起R/R变化后，将破坏桥路的平衡，导致B、D端有UBD的输出二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测4321RRRRURRRRRRRRRRRRUBD)()(4433221122121若R1=R2，R3=R4 则)(444332211RRRRRRRRUUBD以R/R=K代入上式得：)(44321KUUBD 上式将力学参量和电学参量UBD联系在一起,表明通过量测电桥输出电压的变化可以得出应变片感受到的试件的应变。 UBD代表代表4个应变片所量测的应变值的代数和。个应变片所量测的应变值的代数和。（应特别注意应应特别注意应变值的符号，若为压应变应以（变值的符号，若为压应

21、变应以（-）代入）代入）。）。电桥的（加减）特性：电桥的（加减）特性：对臂相加、邻臂相减对臂相加、邻臂相减二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测)(421KUUBDB、测量电桥测量电桥 测量电桥的桥臂可以由2个电阻应变片和2个固定电阻组成半桥量测半桥量测。此时 测量电桥的桥臂也可以由4个电阻应变片组成全桥量测全桥量测。此时 )(44321KUUBD温度补偿温度补偿：利用电桥的加减特性，恰当地接入温度补偿片（与工作片完全相同，粘贴在与试件相同的材料上，处于相同温度环境中，但不受力的应变片），或利用工作片互补，可以消除温度变化对应变片热输出的影响。二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测不同接桥

22、方法下，读数与应变的关系不同接桥方法下，读数与应变的关系： 另外利用电桥的加减特性，将处于拉、压应变状态的应变片恰当地接入桥臂，可以提高量测的灵敏度。教材P42表3-3给出了应变片的各种布置和接桥方法，供试验时参考。半桥单补： 读数= 半桥互补： 读数= 2全桥单补： 读数= 2全桥互补： 读数= 43、静态电阻应变仪的使用方法（一）以YJ-5 为例 YJ-5静态电阻应变仪采用“零位法”量测。二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测 当应变片产生应变，测量电桥不平衡，电桥有电压（电流）输出，输出信号经放大后，使指示仪表的指针偏转，此时调节读数旋钮RS ，使其输出与测量电桥相反的信号并与之平衡，

23、使指示仪表的偏转指针回零，则读数旋钮所表示的数值即为应变的数值。UACBDR1R2R3R4放大器RSRK 应变片上的灵敏系数调节旋钮RK的作用是改变供桥电压U，使读数旋钮所刻的应变值适合不同K值的电阻应变片。使用静态电阻应变仪时，必须将RK旋钮置于所用应变片K值的位置。 应变仪上的电阻平衡旋钮和电容平衡旋钮用于测量电桥的初始平衡调整。二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测3、数字静态应变仪的使用方法（二） 以CM-1B静态数字应变仪为例1)、首先确定采用那种测量方法，即：单臂测量、半桥测量还是全桥测量。并按测量方法将应变片接入桥路；2)、校准：把功能选择开关置于“校准校准” 位置，根据应变片

24、的K值确定表头读数；3)、把功能选择置于测量位置，前面板通道选择的20点与前面板20个平衡电位器一一对应，并且与后面板的20个接线柱一一对应，调节平衡电位器，使各个点的表头读数为零；4)、测量(1)当加入载荷后，可通过测量点转换开关的转动来读取并记录数字读数窗的读数(微应变值)，测量点指示由绿色灯泡对应的测量点示数和旋钮箭头指示共同表示。(2)当测点超过20点以上时，需要接预调平衡箱，通过后面板上的五芯插头座连接预调平衡箱。二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测作业作业返回首页返回首页1、结构试验中进行应力量测有何重要意义？2、用应变计量测应变时应如何选择应变计的标距？3、用应变片量测应变的

25、原理是什么？4、电阻应变仪的测量电路的作用是什么？测量电 桥的特性是什么？其接桥方法有哪几种？作作 业业返回首页返回首页受弯构件正截面应力分布返回返回返回返回接触式引伸仪(手持式应变仪)返回返回电阻应变片返回返回振弦式应变计及读数器返回返回光纤光栅式应变计及光纤传感分析仪返回返回电阻应变片的构造电阻应变片的构造返回返回返回返回CM-1B静态数字应变仪YJ-5静态电阻应变仪7V13数据采集仪返回返回返回返回CM-1B静态数字应变仪接线柱YJ-5静态电阻应变仪接线柱返回返回CM-1B静态数字应变仪读数窗YJ-5静态电阻应变仪指示器返回返回CM-1B静态数字应变仪半桥测量半桥测量)(421KUUBD

26、CM-1B静态数字应变仪全桥测量全桥测量)(44321KUUBD返回返回不同接桥方法及应变仪读数不同接桥方法及应变仪读数读数读数=读数读数=2读数读数=4读数读数=2半半桥桥全全桥桥返回返回二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测四、电阻应变片的使用四、电阻应变片的使用 电阻应变片作为一种电测工具，具有很多优点，但只有按要求正确使用，既必须根据试件材料、受力情况和量测环境正确选用和粘贴，才能发挥其优点。1、电阻应变片的选用：、电阻应变片的选用：合理选择应变片的标距（根据试件材料和应力变化梯度）和应变片的（根据工作条件）：检查应变片的外观和电阻值（工作片和温度补偿片的阻值差 0.5%R；另外同一

27、试验所用应变片的灵敏系数K最好相等）。二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测2、粘结剂的选用、粘结剂的选用对粘结剂的要求：、应有足够的抗剪强度1014N/mm2,、绝缘性能好、变形能力大，蠕变小、尽可能和应变片的粘结剂一致、粘贴固化工艺应简单方便（常用粘结剂性能指标见P162附表一）二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测3、贴片：、贴片： 贴片质量的好坏，直接关系到能否取得正确可靠的数据，而贴片质量的好坏不仅与粘结剂有关（约占40%），更主要的是与贴片工艺有关（约占60%）。贴片工艺主要包括贴片工艺主要包括：、试件表面处理：粘贴面应平整、光洁、无污，并应有一定的粗 糙度，对砼试件应避开石子

28、。、在试件表面应画出测点中心线、涂胶贴片：在试件表面及应变片背面各涂一薄层粘结剂后，粘 贴应变片，以保证粘结剂饱满。应变片贴好后，必须经足够的 固化后才能受力。粘结剂层越薄越好，不允许粘结剂层有气泡；、检查贴片质量：包括电阻值、绝缘电阻、贴片位置等。一般要 求绝缘电阻200M、焊接导线和作防潮（水）处理：应保证应变片引出线和导线焊接牢固，对处于潮湿环境中的应变片，应用防潮剂做好防潮处理。二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测4、应变测点的布置： 测点布置要以对试验结构的理论分析为指导，一般布置在最不利截面的应力最大处。如最大弯矩截面的上下表面；剪力最大截面的中间高度处（对砼梁，应在跨中截面的

29、拉筋及压区砼上布置测点）。 对双向受力的板壳结构，其主应力方向一般未知，每个测点应选用三个以上应变片组成的 。 应变花中各应变片间的夹角已准确固定，测得各应变片的应变值后，用相应的公式计算出测点的测得各应变片的应变值后，用相应的公式计算出测点的主应力、剪应力及主应力的方向主应力、剪应力及主应力的方向。22max11CBEAE22min11CBEAE22max1CBEBCtgp121式中A、B、C是与应变片夹角有关的系数。见P49表3-4E材料的弹性模量材料的波桑系数二、应力（应变）量测二、应力（应变）量测 当结构处于弹性阶段，测定其截面内力时，应安装与未知内力数量相等的应变计，但为了消除由于荷

30、载或材料不均匀性引起的偏心作用，同时也为了较核，既使对于单向受拉（或压）构件，应至少布置两个应变计，且一般在同一截面内对称布置。如对轴心拉压构件：NN12EAN221；当需测定大体积砼构件内部的应力时，需用；返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回三、位移量测（及其它变形的量测）三、位移量测（及其它变形的量测）一、位移量测的重要意义及量测内容一、位移量测的重要意义及量测内容1、重要意义： 结构的位移代表结构的整体变形，它概括了结构总的工作性能。通过位移测定，不仅可以了解结构的刚度及其变化情况，还可区分结构的弹性和非弹性性质。结构任何部位的异常变形或局部损坏都会在位移上得到反应。

31、确定测试项目时，首先应考虑位移（结构或构件的整确定测试项目时，首先应考虑位移（结构或构件的整体变形）的量测。体变形）的量测。三、位移量测（及其它变形的量测）三、位移量测（及其它变形的量测）2、量测内容：位移量测的主要内容为：1）、某一特征点的荷载位移曲线f fP P2）、各特征荷载值下构件纵轴线的挠度曲线三、位移量测（及其它变形的量测）三、位移量测（及其它变形的量测）二、常用位移计及测点布置二、常用位移计及测点布置1、位移计、位移计 常用的位移计有、线性差动电感式位移计等。远距离大位移量测也可采用水准仪和经纬仪等。选用位移计时主要应考虑其量程和精度。选用位移计时主要应考虑其量程和精度。三、位移

32、量测（及其它变形的量测）三、位移量测（及其它变形的量测）2、测点布置测点布置量测结构的位移时，应特别注意支座沉降的影响。、量测结构的位移时，必须在支座处布置位移计、对宽度500mm的梁或单向扳，应布置两列位移计、量测构件的挠度曲线时，沿构件长度方向至少应布置5个测点；对板壳结构和双向板应沿两个方向布置挠度测点。、对拱或刚架，还需量测支座的水平位移；对桁架需要量测上弦杆出平面方向的水平位移。三、位移量测（及其它变形的量测）三、位移量测（及其它变形的量测）三、其它变形的量测三、其它变形的量测 结构试验中，除应变和位移外，其它的变形还有：截面转角、曲率、相对滑移等。 可用基本仪表（如百分表、千分表、

33、电阻应变片等）和各类转换元件配以不同的附件及夹具制成专用测量仪器（或传感器）进行量测。如电阻应变片式、等。返回返回四、力的测定四、力的测定 荷载及超静定结构的支座反力是结构试验中常要测定的外力。 测力一般用测力计或测力传感器。为保证测力准确，在使用前应对测力计或测力传感器（在标准试验机上）进行率定。 测力用仪器有：、钢索张力计、等。其中最常用的是拉（压）力传感器返回返回五、裂缝量测五、裂缝量测一、裂缝量测的意义一、裂缝量测的意义（主要对钢筋砼结构） 量测钢筋砼结构或构件的裂缝发生时刻及裂缝的宽度、长度随荷载的发展情况，对于确定开裂荷载、研究结构的破坏过程，尤其是研究预应力砼结构的抗裂及变形性能

34、都有很重要的意义。五、裂缝量测五、裂缝量测二、量测仪器及量测方法二、量测仪器及量测方法 常用来发现裂缝的方法：在后，借助放大镜用肉眼查找裂缝的出现；若要精确确定裂缝出现的时刻，可在钢筋砼构件的拉区连续搭接粘贴应变片，裂缝出现时，跨裂缝的应变片读数就会出现异常；或在拉区砼表面涂导电漆膜，形成连续搭接的条带，并接入电路，当裂缝宽度达15微米时，裂缝处的导电漆膜就会出现火花甚至烧断。应变片或导电漆膜应变片或导电漆膜五、裂缝量测裂缝宽度的量测：裂缝宽度的量测：量测仪器：、等用刻度放大镜可以精确地量测出裂缝的宽度（精确到0.01mm)1 12 23 34 45 56 6如:对应裂缝一边的读数为3.28，

35、 另一边的读数为3.59， 则裂缝宽度为则裂缝宽度为: 3.59-3.28=0.31mm用刻度放大镜量测裂缝宽度时，应使刻度线与裂缝垂直返回返回六、温度量测六、温度量测温度是一个基本的物理量。温度变化特别是温度的温度变化特别是温度的剧烈变化，会直接影响结构的内力和变形；高温和低温剧烈变化，会直接影响结构的内力和变形；高温和低温还会使材料的物理力学性能发生变化。还会使材料的物理力学性能发生变化。常温常温作用下，温度应力可能使混凝土结构、砌体结构出现裂缝。正常结构设计中，较为典型的是浇筑大体积混凝土时产生的水化热、热加工厂房常年的高环境温度等对结构内力的影响，这使得温度成为结构设计中必须考虑的因素

36、之一。高温高温（如火灾）对结构构件承载力的影响，也是防灾减灾研究的重要方向。六、温度量测六、温度量测温度量测的方法很多，从测试元件与被测材料是否接触来分，可以分为接触式测温接触式测温和非接触式测温非接触式测温两大类。接触式测温是基于热平衡原理，测温元件与被测材料接触，两者具有相同的温度，如水银温度计和热电偶温度计。非接触式测温是利用热辐射原理，测温元件不与被测材料接触，如红外温度计。主要介绍热电偶温度计和热敏电阻温度计。六、温度量测六、温度量测1、热电偶温度计、热电偶温度计热电偶的基本原理，它由两种不同材料的金属导体A和B组成一个闭合回路，由于两种不同金属所携带的电子数不同，当节点1的温度T不

37、同于节点2的温度T0时（ T T0 ），就会发生高电位向低电位放电现象，因而在回路中形成电压或电流，温度差越大，电压越大，这种现象称为热电效应，也叫塞贝克效应。其大小可由电压（电流）表测量。试验表明，测得的电压随温度T的升高而升高。由于回路中的电压与两节点的温度T和T0有关，故将其称为热电势。由于热电势是以两节点存在温差为前提，因而也称为温差电温差电势势，这两种不同导体的组合就称为热电偶，A和B称为热电极。六、温度量测六、温度量测在混凝土结构内部进行温度测试时，常用直径较小的铠装热电偶。实用热电偶测温电路一般由热电极、补偿导线（或原件）、热电势检测仪表三部分组成。常用的热电偶从-50+1600

38、均可连续测量。为保证测量精度，热电偶温度计一般适用于500以上的高温度量测，在结构防火抗火试验中，通常使用热电偶温度计。对于中、低温环境，因为温度较低时，热电偶输出的热电势很小，测量精度低。六、温度量测六、温度量测2、热敏电阻温度计、热敏电阻温度计当温度较低时，可采用金属丝热电阻或热敏电阻温度计。常用的金属测温电阻有铂热电阻和铜热电阻，这种电阻可以将温度的变化转换为电阻的变化，因此温度的测量转化为电阻的测量。类似于应变的测量转化为电阻应变片的电阻测量，可以采用电阻应变仪测量热电阻的微小电阻变化。热敏电阻是金属氧化物粉末烧结而成的一种半导体，与金属丝热电阻相同，其电阻值也随温度而变化，一般热敏电

39、阻的温度系数为负值，即温度上升时电阻值下降。六、温度量测六、温度量测2、热敏电阻温度计、热敏电阻温度计 热敏电阻的灵敏度很高，可以测量0.0010.0005的微小温度变化。此外，它还有体积小，动态响应速度快，常温下稳定性较好，价格便宜等优点。也可以采用电阻应变仪测量热敏电阻的微小电阻变化。热敏电阻的主要缺点是电阻值较分散，测温的重复性较差，老化快。作业1 1、结构试验中量测位移有何重要意义？、结构试验中量测位移有何重要意义？2 2、位移量测的内容有哪些？、位移量测的内容有哪些？3 3、量测位移时，测点应如何布置？、量测位移时，测点应如何布置？返回返回返回返回返回返回返回返回钢环式拉力计环箍式压

40、力计返回返回返回返回返回返回1 12 23 34 45 56 6返回返回读数一：3.28mm读数二：3.59mm裂缝宽度=3.59-3.28=0.31mm热电偶原理返回返回铠装热电偶不同类型的铠装热电偶 返回返回热敏电阻及测量电路返回返回七、振动参数的量测一、量测内容及量测设备的组成一、量测内容及量测设备的组成1、量测内容：、量测内容：振动参量振动参量：振型、自振频率、位移、速度和加速度基本参数基本参数：所需量测的基本参数有幅值、频率、相位、阻尼2、量测设备的组成：、量测设备的组成：感受部分感受部分(拾振器拾振器)：感受振动参数的变化并将其转化为电信号后传给放大部分（放大器）。根据被测参数的具

41、体情况。合理选择恰当型式的拾振器是成功进行动力试验的关键。 放大部分放大部分(放大器放大器)：振动量测中的放大器不仅对信号有放大作用，还可对信号进行积分、微分和滤波，分别量测振动参量中的位移、速度和加速度。 显示记录部分显示记录部分(显示器或记录仪显示器或记录仪)：动态显示、记录被测参数的变化过程。 一般有各种规格的拾振器和与之配套的放大器和记录仪器可供选择。七、振动参数的量测七、振动参数的量测二、拾振器的力学原理二、拾振器的力学原理 动力试验中很难找到一个静止的基准点作为固定的参考系来安装仪表，因此需要在拾振器内部设置惯性质量弹惯性质量弹簧系统簧系统，建立一个相对静止的基准点。tsin0X0

42、)(mmmsKxxcxxm )sin(41)(2022202200tXxm 从上式可以看出，m与s的变化规律是一样的，频率都是，只是振幅和相位不同。七、振动参数的量测拾振器惯性质量块相对与拾振器外壳的振幅Xm为：202220220041)(XXm202220220041)(XXm200112tg七、振动参数的量测 Xm/X0为拾振器质量块相对于振动体的相对位移与振动体位移之比，亦即拾振器测得的振幅与实际振幅之比。试验过程中要求Xm/X0和保持常数。 从拾振器的幅频特性曲线幅频特性曲线和相频特性曲线相频特性曲线可以看出， Xm/X0和都随阻尼比而变化，而拾振器的阻尼在试验过程中会发生变化，为使X

43、m/X0和在试验过程中保持常数，必须限定/0值。从幅频特性曲线可以看出，当/01时， Xm/X0渐趋平稳，且等于1， 趋近于，此时， Xm/X0和基本上与无关。实际试验中：实际试验中：对于精度要求较高的位移测定，一般取/010，此时可认为Xm/X0=1， 趋近于；对于一般要求的位移测定，可取/0=510，此时可认为Xm/X0=1， 趋近于，但存在一定的误差；七、振动参数的量测一般厂房、民用建筑的第一自振频率为23HZ左右，高层建筑的自振频率为12HZ左右。为保持/01，必须使得拾振器的自振频率0很低，为此须加大拾振器的惯性质量m，因此位移拾振器一般较大、较重。故这种拾振器不适用于质量较小的振动

44、体的振动测量，必须寻求另外的解决办法。七、振动参数的量测20XA 当振动体以tsin0X规律振动时，其加速度)tsin(20 Xa202220220411AXm202220220411AXm由上式可以看出， /01时，20AXm渐趋平稳且等于1，说明当振动体的振动频率当振动体的振动频率远小于拾振器的自振频率远小于拾振器的自振频率0时，时，拾振器测得的振幅与振动体的加速度成正比。拾振器测得的振幅与振动体的加速度成正比。202220220041)(XXm七、振动参数的量测200112tga上式说明当/01时，a渐趋平稳且等于从上述分析可知，使用惯性拾振器时，必须特别注意振动体振动频率与拾振器自振频率0的关系。当/01时，拾振器能很好地量测振动体的位移，称为位位移拾振器移拾振器；当/01的条件不能满足时，应选择/01的拾振器，此时拾振器能很好地量测振动体的加速度，称为