本使用說明僅適用于本公司生產(chǎn)的VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計，型號為VWS-10F。
1用途
VWS-10F型振弦式表面(應(yīng)變)計適用于長期布設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它結(jié)構(gòu)物的表面，測量結(jié)構(gòu)物表面的應(yīng)變量，并可同步測量布設(shè)點(diǎn)的溫度。振弦式表面(應(yīng)變)計彈性模量小，與被測結(jié)構(gòu)物的隨動性好，測量中不會干擾原應(yīng)力場，并可回收重復(fù)使用。振弦式表面(應(yīng)變)計具有智能識別功能。
2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)
| 規(guī)格代號 | VWSF | ||
| 尺寸參數(shù) | 測量標(biāo)距L，mm | 100 | |
| 有效直徑d，mm | 22 | ||
| 端部直徑D，mm | 24 | ||
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性能參數(shù)
| 應(yīng)變測 | 拉伸，10-6 | 1500 |
| 量范圍 | 壓縮，10-6 | 1500 | |
| 最小讀數(shù)k， 10-6／F | ≤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(shù)b，10-6／℃ | ≈13.5 | ||
| 彈性模量Eg, MPa | 300～500 | ||
| 耐水壓： MPa | ≥0.5 | ||
| 絕緣電阻， MΩ | ≥50 | ||
注：頻率模數(shù)F=Hz2×10-3
3結(jié)構(gòu)及工作原理
3.1結(jié)構(gòu)
VWSF型振弦式表面應(yīng)變計由應(yīng)變計、安裝夾具、信號傳輸電纜等組成。
3.2工作原理
當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時，將帶動表面應(yīng)變計產(chǎn)生變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)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(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出引起被測結(jié)構(gòu)物變形的應(yīng)變量。同時可同步測出布設(shè)點(diǎn)的溫度值。
3.3計算方法
a) 當(dāng)外界溫度恒定表面應(yīng)變計僅受到軸向變形時，其應(yīng)變量ε與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：
ε= k△F
△F = F - F0
式中：k — 表面應(yīng)變計的測量靈敏度，單位為10-6/F；
△F — 表面應(yīng)變計實時測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，單位為F；
F — 表面應(yīng)變計的實時測量值，單位為F；
F0 — 表面應(yīng)變計的基準(zhǔn)值，單位為F。
b)當(dāng)表面應(yīng)變計不受外力作用時(儀器兩端標(biāo)距不變)，而溫度增加△T時，表面應(yīng)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(yīng)給以扣除。
實驗可知△F′與△T具有如下線性關(guān)系：
ε′= k△F′+ b△T = 0
k△F′= - b△T
△T = T - T0
式中：b — 表面應(yīng)變計的溫度修正系數(shù)，單位為10-6/℃；
△T — 溫度實時測量值相對于基準(zhǔn)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(zhǔn)值，單位為℃。
c) 布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物或其它結(jié)構(gòu)物表面的表面應(yīng)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(shù)應(yīng)為表面應(yīng)變計的溫度修正系數(shù)與結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)之差，因此表面應(yīng)變計一般計算公式為：
εm = k△F + b′△T = k (F - F0) + (b-α)(T - T0)
式中：εm — 被測結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量，單位為10-6；
α — 被測結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)，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(yīng)變計，應(yīng)先將配好對的夾具安裝上試棒，安裝時兩夾具的底面應(yīng)在同一平面上，兩夾具上的緊固螺釘孔距應(yīng)為 100mm(儀器標(biāo)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(diǎn)、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(yīng)變計，是將夾具用膠粘貼在被測結(jié)構(gòu)物上。先將被測結(jié)構(gòu)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(huán)氧樹脂膠)，再沿夾具四周涂上 502 快干膠，隨即粘貼在需要監(jiān)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(yīng)變計從夾具的一端放入，直到表面應(yīng)變計各端面與夾具外邊沿平齊。表面應(yīng)變計安裝時應(yīng)根據(jù)要求調(diào)整測量范圍(調(diào)整初始值），方法是：在表面應(yīng)變計的前法蘭端有一個螺紋孔，用配套拉桿進(jìn)行拉、壓調(diào)整。調(diào)整時先將有電纜一端的緊固螺釘擰緊，讀數(shù)儀連接上表面應(yīng)變計，利用拉桿進(jìn)行拉或壓調(diào)整，調(diào)整范圍合適后將夾具另一端的緊固螺釘擰緊，并卸下調(diào)整拉桿(圖 2)。
如現(xiàn)場需要的可安裝保護(hù)罩，同時將電纜按設(shè)計走向固定好，注意保護(hù)儀器的引出電纜。
5 測量
現(xiàn)場測量表面應(yīng)變計用 VW-102A 型讀數(shù)儀，將測量線一頭連接讀數(shù)儀，測量線另一頭的各色夾子對應(yīng)連接表面應(yīng)變計的輸出電纜， 黑、紅測頻率，白、綠測溫度。表面應(yīng)變計內(nèi)附有智能識別芯片，其內(nèi)存貯有該表面應(yīng)變計的編號、標(biāo)定系數(shù) K、溫度修正系數(shù) b 等信息。
用讀數(shù)儀測量時會自動將識別信息讀出，順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計算機(jī)，方便快速統(tǒng)計計算及查詢，使測量工作實現(xiàn)人工智能無紙化操作。
工程現(xiàn)場多支表面應(yīng)變計電纜被意外挖斷，僅用讀數(shù)儀測量一遍，就可自動識別出每支表面應(yīng)變計所對應(yīng)的編號及身份信息。
6 表面應(yīng)變計故障檢查
當(dāng)表面應(yīng)變計測量出現(xiàn)故障時，可用萬用表檢查表面應(yīng)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(yīng)為3kΩ左右；紅、黑線對綠、白線或?qū)ζ帘尉€(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥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(yīng)用MΩ 檔，其值應(yīng)為無窮大∞)。
