3结构试验量测技术PPT课件
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中
B
UBD1 4KU (12)34
R1
R2
初始平衡条 R1R3件 R： 2R4
A
C
2021/3/10
21
温度补偿技术－工作应变片温度互补偿法
某些结构或构件，存在着应变符号相反，比例 关系已知，温度条件又相同的二个或四个（偶 数个）测点，可以将这些应变片按照符号不同， 分别接在相应的邻臂上，它们既是工作应变片，
R
15
电阻应变量测的基本公式(1)
R1
A
R4
B D U
R2
C
UBD UA(C R1R 1R2R3R 4R4) U BD U AC (R1R 1R R 3 2)R R (3 2R 4 R4)
R3
初始平衡条 R1R件 3 ： R2R4
当电阻应变R片 1变化R1时，
忽略分母中的 R1项：
UBD
UACR(1RR13
电阻应变片的分类
按 丝式 栅 极 箔式 分 半导体
按
使 低温
用 温
常温
度 高温
分
2021/3/10
按
基 纸基
底
材
料 分
胶基
13
电阻应变片的主要技术指标
标距：敏感栅在纵轴方向的有效长度
规格：敏感栅的有效使用面积L×B
电阻值：产品标准为120Ω 灵敏系数：由出厂前抽样试验确定，使用
时应变仪的灵敏系数一般应与 应变片相同 温度适用范围：取决于胶合剂的性质
量测长度变化增量的平均值ΔL，由ε= ΔL/L求 得平均应变ε。
标距L的选择原则：根据应力的均匀性和材料的
均质性选择，应力梯度大，L应尽量小，对非均质 材料，如混凝土，L>3dmax，砖石结构L>4皮砖。
2021/3/10
11
电阻应变计－原理及构造
L
B
2021/3/10
引出线 覆盖层
基底 敏感栅
12
➢传感器：将感受的各物理量（力、位移、 应变等）
转变成电信号
➢放大器：将传感器传来的信号进行放大，使之可以
被显示和记录
➢显示器：将信号用可见的形式显示出来 ➢记录器：将数据记录以利长期保存 ➢分析仪器：对采集的数据进行分析处理
2021/3/10
3
量测仪器的分类－按工作原理
➢机械式仪器：纯机械传动、放大和指示 ➢电测仪器：利用机电转换，将机械量转换为电量 ➢光学测量仪器：利用光学原理转换、放大和显示 ➢复合式仪器：以两种或几种原理的组合 ➢伺服式仪器：测量和控制功能的组合
U 202B 1/3/ 10D U A U R B1 C R D 3 1 4 U R A 2 R K C 4 ( 1 ( R R 1 1 2 R R 3 2 3 ) R R 1 3 ( 4R ) 3 R 4 ) R 2 R 4 R 2 R 4 17
电阻应变量测的桥路连接方法
温度对测量结果的影响程度：
贴在钢结构上的应变片，当应变片的电阻丝为镍铬 合金时，温度变动1度，如果不进行补偿，将引起应 力的偏差为14.7MPa。
2021/3/10
20
温度补偿技术－温度补偿应变片法
在电桥上接一个与测量片R1相同规格的应变片 （温度补偿片）R2，R2粘贴在与试件材料相同的
补偿块上，补偿块置于与试件测点相同的温度场
200mm/100℃=2mm/℃
滞后：将该温度计 置于冰水混合物中 煮开再降为冰水混 合物，如显示1℃， 则称该温度计的滞 后为1℃
9
应变量测
➢概述 ➢电阻应变计 ➢电阻应变计的测量电路 ➢电路与电阻片的粘贴技术 ➢应变的其他量测方法与仪表
2021/3/10
10
概述
应变量测的基本原理：在标准长度范围L内，
滞后：在恒定的环境条件下，仪器在整个量测 范围内，从起始值到最大值来回输出中 的最大偏差值或该值与量程的百分比。
2021/3/10
8
温度计
100℃
66℃
200mm
0℃
2021/3/10
65℃
量程：0℃~100℃ 最小分度值：0.1℃
精确度：当前测量 值65.7℃，实际精确 值 65.5℃，则精确度 =（65.7-65.5）/100=0.2% 灵敏度：
半桥连接
B
R1
R2
A
C
A B C D1 D D2
2021/3/10
UBD4 1KU(12) 18
电阻应变量测的桥路连接方法
全桥连接方法A
B C D1 D
D2
2021/3/10
B
R1
R2
A
C
R4
R3
D
U B D4 1K U (1234) 19
温度补偿技术
进行温度补偿的原因：
(1)温度改变使电阻应变片的导电率ρ发生改变； (2)应变片与构件测点粘贴在一起，温度改变使构件 发生变形。
结构试验量测技术
概述 应变量测 位移与变形量测 力的量测 裂缝、应变场应变及温度的测定
2021/3/10
1
概述－试验数据的量测与采集方法
1、人工测量、人工记录 2、仪器测量、人工记录 3、仪器测量、仪器记录 4、自动化数据采集系统进行测量、记录、处理
2021/3/10
2
量测仪器的分类－按功能分类
2021/3/10
4
wenku.baidu.com
量测仪器的分类－按用途分
➢应变计：用来测量应变 ➢位移传感器：用来测量位移 ➢测力传感器：用来测量荷载 ➢倾角传感器：用来测量转角 ➢频率计：测量结构振动的频率 ➢裂缝传感器：测量混凝土的裂缝 ➢测振传感器：测量结构振动的位移、速度和加速度
2021/3/10
5
量测仪器的分类－按仪器与结构的关系分
2021/3/10
14
应变测量的原理-物理学和数学知识
R L
两边取对数
ln R lA n ln L ln A两边微分
dRddLdA R LA
K0为电阻应变片的灵敏系数
dA 2dD 2dL 2μ为电阻丝材料的泊松比
AD
L
dRd(12) R
K 20021/3/(110 2)d
dR R
K0
dR K
R2R4 R1R3 R2)(R3 R4)
2021/3/10
16
电阻应变量测的基本公式(2)
B
假定初始电阻相同 为R且，都
R1
R2
则式UBDUACR(1RR13RR22)R(R4 3 RR14R) 3 变为
A
R4
C UBDUAC4RR1
R3
D
又因为R1 R
K11,
U
所以：UBD
1 4
UACK11
如果电阻的 为 变 R1、 化 R2、 量 R3依 、 R次 4；那么：
➢附着式与手持式 ➢接触式与非接触式 ➢绝对式与相对式
2021/3/10
6
量测仪器的分类－按仪器显示与记录方式分
➢直读式与自动记录式
➢模拟式与数字式
2021/3/10
7
量测仪表的性能指标
量程：仪表所能量测的最小至最大的量值范围。
最小分度值：仪器的指示或显示装置所能指出 的最小测量值。
精确度：仪表的指示值与被测值的符合程度， 常用满程相对误差表示。 灵敏度：被测量的单位变化引起仪器示值的变化值。
B
UBD1 4KU (12)34
R1
R2
初始平衡条 R1R3件 R： 2R4
A
C
2021/3/10
21
温度补偿技术－工作应变片温度互补偿法
某些结构或构件，存在着应变符号相反，比例 关系已知，温度条件又相同的二个或四个（偶 数个）测点，可以将这些应变片按照符号不同， 分别接在相应的邻臂上，它们既是工作应变片，
R
15
电阻应变量测的基本公式(1)
R1
A
R4
B D U
R2
C
UBD UA(C R1R 1R2R3R 4R4) U BD U AC (R1R 1R R 3 2)R R (3 2R 4 R4)
R3
初始平衡条 R1R件 3 ： R2R4
当电阻应变R片 1变化R1时，
忽略分母中的 R1项：
UBD
UACR(1RR13
电阻应变片的分类
按 丝式 栅 极 箔式 分 半导体
按
使 低温
用 温
常温
度 高温
分
2021/3/10
按
基 纸基
底
材
料 分
胶基
13
电阻应变片的主要技术指标
标距：敏感栅在纵轴方向的有效长度
规格：敏感栅的有效使用面积L×B
电阻值：产品标准为120Ω 灵敏系数：由出厂前抽样试验确定，使用
时应变仪的灵敏系数一般应与 应变片相同 温度适用范围：取决于胶合剂的性质
量测长度变化增量的平均值ΔL，由ε= ΔL/L求 得平均应变ε。
标距L的选择原则：根据应力的均匀性和材料的
均质性选择，应力梯度大，L应尽量小，对非均质 材料，如混凝土，L>3dmax，砖石结构L>4皮砖。
2021/3/10
11
电阻应变计－原理及构造
L
B
2021/3/10
引出线 覆盖层
基底 敏感栅
12
➢传感器：将感受的各物理量（力、位移、 应变等）
转变成电信号
➢放大器：将传感器传来的信号进行放大，使之可以
被显示和记录
➢显示器：将信号用可见的形式显示出来 ➢记录器：将数据记录以利长期保存 ➢分析仪器：对采集的数据进行分析处理
2021/3/10
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量测仪器的分类－按工作原理
➢机械式仪器：纯机械传动、放大和指示 ➢电测仪器：利用机电转换，将机械量转换为电量 ➢光学测量仪器：利用光学原理转换、放大和显示 ➢复合式仪器：以两种或几种原理的组合 ➢伺服式仪器：测量和控制功能的组合
U 202B 1/3/ 10D U A U R B1 C R D 3 1 4 U R A 2 R K C 4 ( 1 ( R R 1 1 2 R R 3 2 3 ) R R 1 3 ( 4R ) 3 R 4 ) R 2 R 4 R 2 R 4 17
电阻应变量测的桥路连接方法
温度对测量结果的影响程度：
贴在钢结构上的应变片，当应变片的电阻丝为镍铬 合金时，温度变动1度，如果不进行补偿，将引起应 力的偏差为14.7MPa。
2021/3/10
20
温度补偿技术－温度补偿应变片法
在电桥上接一个与测量片R1相同规格的应变片 （温度补偿片）R2，R2粘贴在与试件材料相同的
补偿块上，补偿块置于与试件测点相同的温度场
200mm/100℃=2mm/℃
滞后：将该温度计 置于冰水混合物中 煮开再降为冰水混 合物，如显示1℃， 则称该温度计的滞 后为1℃
9
应变量测
➢概述 ➢电阻应变计 ➢电阻应变计的测量电路 ➢电路与电阻片的粘贴技术 ➢应变的其他量测方法与仪表
2021/3/10
10
概述
应变量测的基本原理：在标准长度范围L内，
滞后：在恒定的环境条件下，仪器在整个量测 范围内，从起始值到最大值来回输出中 的最大偏差值或该值与量程的百分比。
2021/3/10
8
温度计
100℃
66℃
200mm
0℃
2021/3/10
65℃
量程：0℃~100℃ 最小分度值：0.1℃
精确度：当前测量 值65.7℃，实际精确 值 65.5℃，则精确度 =（65.7-65.5）/100=0.2% 灵敏度：
半桥连接
B
R1
R2
A
C
A B C D1 D D2
2021/3/10
UBD4 1KU(12) 18
电阻应变量测的桥路连接方法
全桥连接方法A
B C D1 D
D2
2021/3/10
B
R1
R2
A
C
R4
R3
D
U B D4 1K U (1234) 19
温度补偿技术
进行温度补偿的原因：
(1)温度改变使电阻应变片的导电率ρ发生改变； (2)应变片与构件测点粘贴在一起，温度改变使构件 发生变形。
结构试验量测技术
概述 应变量测 位移与变形量测 力的量测 裂缝、应变场应变及温度的测定
2021/3/10
1
概述－试验数据的量测与采集方法
1、人工测量、人工记录 2、仪器测量、人工记录 3、仪器测量、仪器记录 4、自动化数据采集系统进行测量、记录、处理
2021/3/10
2
量测仪器的分类－按功能分类
2021/3/10
4
wenku.baidu.com
量测仪器的分类－按用途分
➢应变计：用来测量应变 ➢位移传感器：用来测量位移 ➢测力传感器：用来测量荷载 ➢倾角传感器：用来测量转角 ➢频率计：测量结构振动的频率 ➢裂缝传感器：测量混凝土的裂缝 ➢测振传感器：测量结构振动的位移、速度和加速度
2021/3/10
5
量测仪器的分类－按仪器与结构的关系分
2021/3/10
14
应变测量的原理-物理学和数学知识
R L
两边取对数
ln R lA n ln L ln A两边微分
dRddLdA R LA
K0为电阻应变片的灵敏系数
dA 2dD 2dL 2μ为电阻丝材料的泊松比
AD
L
dRd(12) R
K 20021/3/(110 2)d
dR R
K0
dR K
R2R4 R1R3 R2)(R3 R4)
2021/3/10
16
电阻应变量测的基本公式(2)
B
假定初始电阻相同 为R且，都
R1
R2
则式UBDUACR(1RR13RR22)R(R4 3 RR14R) 3 变为
A
R4
C UBDUAC4RR1
R3
D
又因为R1 R
K11,
U
所以：UBD
1 4
UACK11
如果电阻的 为 变 R1、 化 R2、 量 R3依 、 R次 4；那么：
➢附着式与手持式 ➢接触式与非接触式 ➢绝对式与相对式
2021/3/10
6
量测仪器的分类－按仪器显示与记录方式分
➢直读式与自动记录式
➢模拟式与数字式
2021/3/10
7
量测仪表的性能指标
量程：仪表所能量测的最小至最大的量值范围。
最小分度值：仪器的指示或显示装置所能指出 的最小测量值。
精确度：仪表的指示值与被测值的符合程度， 常用满程相对误差表示。 灵敏度：被测量的单位变化引起仪器示值的变化值。