建筑結(jié)構(gòu)試驗課件第四章結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)據(jù)采集和測量儀器

第四章結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)據(jù)采集和測量儀器主要內(nèi)容4.1

概述4.2傳感器4.3

記錄器4.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)第四章第四章結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)據(jù)采集和測量儀器教學(xué)內(nèi)容1．概述：包括測試方法的分類，主要技術(shù)指標(biāo)，測試系統(tǒng)的標(biāo)定的原則。2．應(yīng)變測量：電阻應(yīng)變測量方法：包括應(yīng)變片的測量原理，應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)，應(yīng)變片的篩選和粘貼，應(yīng)變儀的測量原理，測量橋路，溫度補償原理，測量中的注意事項。手持式應(yīng)變儀振弦式應(yīng)變計：包括振弦式應(yīng)變計的測試原理，振弦式應(yīng)變計的結(jié)構(gòu)。光纖應(yīng)變測量。3．位移測量：包括百分表和電子百分表，差動變壓器式位移計，角位移傳感器，光學(xué)方法。4．荷載傳感器。5．裂縫的測量。6．振動參數(shù)的測量儀器。第四章第四章結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)據(jù)采集和測量儀器重點：測試方法的分類，主要技術(shù)指標(biāo)，測試系統(tǒng)的標(biāo)定的原則，電阻應(yīng)變測量方法，振弦式應(yīng)變計，電子百分表，差動變壓器式位移計，荷載傳感器，裂縫的測量。難點：各種測試方法的電學(xué)原理。實驗課內(nèi)容電阻應(yīng)變測量實驗：包括1）應(yīng)變片的選擇和粘貼；2）應(yīng)變儀的使用；3）半全橋路測量等強度梁的應(yīng)變。第四章第四章結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)據(jù)采集和測量儀器教學(xué)要求1．熟練掌握測試方法的分類，主要技術(shù)指標(biāo)的概念，測試系統(tǒng)的標(biāo)定原則。2．熟練掌握電阻應(yīng)變測量方法，振弦式應(yīng)變計的原理和使用方法。3．熟練掌握差動變壓器式位移計的原理和使用方法，熟練掌握電子百分表的使用方法。4．熟練掌握荷重傳感器和裂縫的測量的基本原理和使用方法。5．掌握手持式應(yīng)變儀的使用方法，光纖應(yīng)變測量，角位移傳感器，光學(xué)方法，振動參數(shù)的測量儀器;6．實驗課的內(nèi)容必須完成。第四章4.1

概述數(shù)據(jù)采集：用多種儀器和裝置測量結(jié)構(gòu)試驗中的輸入（作用）和輸出（效應(yīng)、響應(yīng)）數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)采集的發(fā)展過程：?人工測量、人工記錄：直尺、秤等?儀器測量、人工記錄：YJ-5應(yīng)變儀等?儀器測量、儀器記錄：傳感器+X-Y記錄儀等?數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：輸力強數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。第四章4.1

概述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)感受部分放大部分分析儀器顯示記錄部分傳感器放大器顯示器、記錄儀計算機、程序第四章4.1

概述結(jié)構(gòu)靜力試驗：主要測量局部纖維應(yīng)變和整體變形，多使用復(fù)合式儀表。結(jié)構(gòu)動力試驗：量測結(jié)構(gòu)動力特征和動態(tài)反應(yīng)，使用動態(tài)模擬儀器。數(shù)據(jù)采集的儀器設(shè)備（按功能與使用情況分）：傳感器、放大器、顯示器、記錄器、分析儀器等。第四章4.1

概述測量儀器設(shè)備的主要技術(shù)性能指標(biāo)：?刻度值（最小分度值）：指示或顯示裝置所能指示的最小量測值。?量程：儀器可以測量的最大范圍。?靈敏度：儀器對被測物理量變化的反應(yīng)能力。?分辨率：測量被測物理量最小變化值的能力。?線性度：儀器校準(zhǔn)曲線對理想擬合直線的接近程度。?穩(wěn)定性：規(guī)定時間內(nèi)保持示值與特性參數(shù)不變的能力。?重復(fù)性：重復(fù)測試同一數(shù)值時保持示值一致的能力。?頻率響應(yīng)：動測儀器輸出信號隨輸入信號變化的特性。第四章4.1

概述結(jié)構(gòu)試驗對儀器設(shè)備的使用要求：?自重輕、尺寸小，不影響結(jié)構(gòu)工作與受力；?合適的靈敏度和量程；?安裝使用方便，穩(wěn)定性和重復(fù)性好；?價廉耐用，可重復(fù)使用，安全可靠，維修容易；?多功能，多用途，適應(yīng)多方面需要。數(shù)據(jù)采集應(yīng)遵循同時性和客觀性原則。為確定儀器設(shè)備的靈敏度和精確度、確定試驗數(shù)據(jù)的誤差，應(yīng)在試驗前后對儀器設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。第四章4.2

傳感器4.2.1基本原理機械式傳感器：利用機械原理進(jìn)行工作，包括感受機構(gòu)、轉(zhuǎn)換機械、顯示裝置和附屬裝置四部分。電測傳感器：利用某種特殊材料的電學(xué)性能、或某種裝置的電學(xué)原理，把所需測量的非電物理量變化轉(zhuǎn)換成電量變化，主要包括感受部分、轉(zhuǎn)換部分、傳輸部分和附屬裝置四部分。其他傳感器：包括紅外線傳感器、激光傳感器、光纖傳感器和超聲波傳感器等。第四章4.2

傳感器4.2.2電阻應(yīng)變計工作原理：利用某種金屬絲導(dǎo)體的“應(yīng)變電阻效應(yīng)”。構(gòu)造組成：?引出線?覆蓋層?電阻柵?基底材料第四章4.2

傳感器4.2.2電阻應(yīng)變計第四章4.2

傳感器4.2.2電阻應(yīng)變計電阻應(yīng)變計的特點：靈敏度高，應(yīng)變片尺寸小（應(yīng)力集中區(qū)密集貼片），質(zhì)量輕，粘貼牢固，適用于高、低溫環(huán)境（-50℃～100℃）。主要技術(shù)指標(biāo):?電阻值R：120Ω。?標(biāo)距l(xiāng)：即電阻柵的有效長度。鋼筋片2×1、3×2等，砼片80×4、100×5等（大于4倍最大粗骨料粒徑，還與應(yīng)變梯度有關(guān)）。?靈敏度系數(shù)K：即單位應(yīng)變引起應(yīng)變計的電阻變化。應(yīng)與應(yīng)變儀的靈敏度系數(shù)設(shè)置相協(xié)調(diào)。第四章4.2

傳感器4.2.2電阻應(yīng)變計電阻應(yīng)變儀的分類:?按電阻柵的種類分：絲繞式、短接式、箔式、半導(dǎo)體式、焊接式；?按電阻柵的形狀分：單向應(yīng)變片、應(yīng)變花（雙向、三向）；?按基底材料分：紙基、膠基；?按使用極限溫度分：低溫、常溫、高溫。第四章4.2

傳感器4.2.2電阻應(yīng)變計電阻應(yīng)變計的粘貼方法：檢查與分選應(yīng)變計:用放大鏡對應(yīng)變計進(jìn)行外觀檢查，若敏感柵有霉斑、銹點、斷絲、變形及片內(nèi)有氣泡者剔除；用萬能表及電橋測阻值并選配。

試件表面處理:用細(xì)紗紙交叉打磨試件，使表面粗糙度Ra為1.6以下，用4H的鉛筆畫線，用無水酒精或四氯化碳、丙酮擦至無垢為止。第四章4.2

傳感器4.2.2電阻應(yīng)變計電阻應(yīng)變計的粘貼方法：粘片:粘貼方法視粘結(jié)劑和應(yīng)變計的基底不同而定。粘片時先擦洗應(yīng)變計基底，晾干后分別在試件及應(yīng)變計粘貼面涂一層薄而均勻的膠水，并立即將應(yīng)變計對準(zhǔn)放好，然后其上墊一層玻璃紙，用手指單向滾壓數(shù)次，擠出多余的膠水和氣泡，干燥固化后去掉紙墊。

檢查:用放大鏡檢查應(yīng)變計是否貼正、粘牢、斷絲，有無氣泡和褶皺扭翹，然后用兆歐表檢查絲柵與試件之間的絕緣電阻(一般應(yīng)在200MΩ以上)。亦可把應(yīng)變片接在應(yīng)變儀上，用橡皮輕壓絲柵，若應(yīng)變儀輸出有變，說明片下有氣泡或剝離，應(yīng)予重貼。第四章4.2

傳感器電阻應(yīng)變計的粘貼方法：連線組橋:應(yīng)變計引出線應(yīng)加套管并彎曲后焊在接線端子上，組橋?qū)Ь€從接線端子引出，要求焊點光滑，不得有毛刺、虛焊現(xiàn)象?？赏凯h(huán)氧樹脂、瀝青或點焊箔條，以防止導(dǎo)線移動。

防護:為防止因物理或化學(xué)原因引起應(yīng)變計的失效，粘貼好的應(yīng)變計必須采取防護措施。常用的防護劑有合成橡膠、環(huán)氧樹脂以及凡士林、松香、石蠟等，可根據(jù)試驗的環(huán)境和測試要求選取和配制。第四章第四章第四章4.2

傳感器4.2.3應(yīng)變測量電阻應(yīng)變計測量應(yīng)變?采用惠斯登電橋（1/4電橋接法、半橋接法、全橋接法），將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，使信號放大，從而進(jìn)行測量；?讀數(shù)：零位讀數(shù)法（電阻）、偏位讀數(shù)法（電壓）第四章4.施2傳感夢器4.2慰.3應(yīng)變斤測量電阻豪應(yīng)變輝計測撒量應(yīng)嚷變?溫度補宅償技術(shù)：粘件貼在厭試件墻測點脂上的降應(yīng)變榨計所廈反映注的應(yīng)變蘆值，終除了罷試件斜受力鏈的變示形外喇，還筍包含女試件賭與應(yīng)繩變計受逃溫度肆影響森而產(chǎn)階生的骨變形米和由授于試全件材汪料與茫應(yīng)變紋計的溫度租線膨脹筑系數(shù)不繭同而產(chǎn)兵生的變凡形等。狡這種變隱形不是荷載工效應(yīng)，恐一般采勺用溫度米補償方膏法加以刺消除。?消示除溫度跡影響的且方法：溫度補煎償法。第四章4.2傳感蜓器4.2搞.3應(yīng)變燈測量溫度補傷償應(yīng)變冒計法第四章4.2傳感器4.牌2.翠3應(yīng)變測上量其他飽方法鉗測量油應(yīng)變?位移尤法：?用撈兩點之新間的相烏對位移蚊近似表技示兩點濃之間的備平均應(yīng)煤變ε怠=Δl/l?小標(biāo)距（50厭mm～250驕mm）：手巨持應(yīng)蜜變儀陣（引沙申儀朝）、范杠桿宿引申竭儀、梳百分勿表、昨位移訂傳感食器；?大吹標(biāo)距：倚收斂儀市、水準(zhǔn)漂儀、經(jīng)宇緯儀。?損光測轉(zhuǎn)法：隊多用灑于結(jié)濤構(gòu)局老部應(yīng)指力分戴析（秋云紋院法、麻激光洋衍射微法、斯光彈廢法）炒。第四章4.2傳感器4.倘2.鋒4力傳感夫器和壓轎力傳感口器力傳感躬器和壓梅力傳感剝器：主要有機械式斥傳感器和電測式覆傳感器兩類；機械式右：拉力囑測力計淡、壓力當(dāng)測力計渾、拉壓功力測力澤計；電測式石（應(yīng)變發(fā)式）：幕壓力傳無感器、妙拉壓傳劍感器（役較為常紗見，采仿用應(yīng)變危計量測嶺方法，掛可自制繩）。第四匹章4.2傳感旨器4.嗓2.冠4力傳感掩器和壓世力傳感寇器機械沒式傳確感器膝：第四芹章4.仙2傳感教器4.2背.5線位層移傳厭感器簡稱位臺移傳感冒器機械式百分表雨、電子彈百分表、千分表、位移森計、水準(zhǔn)河儀、經(jīng)卸緯儀等熟。量程10喘~3陸0m漁m量程1~瞎3m測m量程50、100、200、300胖mm機械式面百分表電子百陸分表第四章4.2傳感身器4.算2.蜓5線位移純傳感器百分僵表止經(jīng)緯座儀奴位移幟計第四章4.2傳感器4.聚2.賺6角位何移傳嶺感器傾角喇儀沉傾角葬傳感椒器第四章4.2傳感器4.雖2.葛7裂縫舅測量稻儀器第四章4.蜻2傳感閑器4.2脂.7裂縫測雜量儀器第四立章4.炭2傳感器4.2姨.8測振委傳感臣器第四章4.2傳感誓器4.2白.8測振傳答感器基本徹原理傍：測斥量結(jié)究構(gòu)振濃動參盤數(shù)（按位移蕩、速假度、舊加速格度等念）的杜儀器?乒利用搜相對跌運動暗原理軍手持綁式測倒振儀融；?另利用墳慣性忘原理軍慣性勉式測子振傳旦感器景。壓電襪式加毒速度欲傳感丟器第四孕章4.2傳感器磁電式微速度傳續(xù)感器壓電墻式加腥速度灶傳感彎器第四群章4.3記錄儀4.3尺.1概況數(shù)據(jù)的瞇記錄方罩式：模躬擬式、隱數(shù)字式彈。常用記郊錄器：徐光線示甘波器、鉗磁帶記件錄儀、鐵磁盤驅(qū)觀動器、X－Y記錄儀顯。第四章4.3記錄儀4.3須.2戴X－Y記錄凱儀模擬式輸記錄器忽：可記錫錄一峽個X軸（荷職載）座二～三個Y軸（股位移尼、應(yīng)變等斷）多用孫于靜力測試第四章4.白3記錄儀4.先3.耳3光線示沒波器模擬式世記錄器，可同時怒記錄多皂條曲線暢，主抄要用透于振睬動測蟲試。第四章4.3記錄儀4.必3.翠3磁帶箭記錄物儀有模壘擬式糊和數(shù)徹字式稼兩種倍，多侵用于北測量密振動帆參數(shù)妄，特執(zhí)點：維工作筑頻帶尺寬、乎同時罩多通乳道記粱錄、螺錄放河速度圣可調(diào)姻、可棵將磁濫信號住還原剖為電些信號金。第四江章4.雨4數(shù)據(jù)采像集系統(tǒng)4.煌4.器1數(shù)據(jù)雁采集柱系統(tǒng)照的組容成傳感器割部分：爭包含電輩測傳感麗器數(shù)據(jù)采侍集部分細(xì)：掃描鋪傳感器泰，對數(shù)漁據(jù)進(jìn)行月采集計算涂機部眉分：贏控制侄數(shù)據(jù)良采集勤儀，遮并進(jìn)塑行數(shù)姨據(jù)處確理按系統(tǒng)剝組成模呈式分：?大江型專用斗系統(tǒng)?但分散鋼式系蘆統(tǒng)?小端型專用窗系統(tǒng)?組競合系統(tǒng)第四章4.角4.悔1數(shù)據(jù)眠采集擺系統(tǒng)睬的組施成第四章4.繳4.稍2數(shù)據(jù)采瓶集的過蛙程數(shù)據(jù)流袖通過程腔圖第四帳章4.朋4.禽2數(shù)據(jù)屑采集曲的過講程數(shù)據(jù)仁采集偷程序饞框圖第四做章第四燙章萄結(jié)構(gòu)桌試驗鑄的數(shù)煤據(jù)采里集和捎測量描儀器思考陽題：1、數(shù)據(jù)敞采集應(yīng)洽遵循的鹿兩個原第則是什少么？2、傳懸感器獲的功貴能是踢什么樹？3、簡險述電巧