结构检测的仪器(行业相关)
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• 应变片的粘贴技术，是应变片能真实 反映结构应变的保障。
• 温度补偿：温度补偿片法、工作片自 补偿法。
特备参考
9
电阻应变片
(a)、(d)、（e）、(f)、(h)－箔式电阻应变计；、(b)—丝绕式电阻应变计； (c)—短接式电阻应变计；(g)—半导体应变计； (i)焊接电阻应变计
dR K
R
特备参考
• 2）测点处理，先检查测点表面状况，要求测点平整、无缺陷、 无裂缝等；然后采用砂纸或磨光机进行打磨，要求表面平整、 无锈、无浮浆等，光洁度达到▽5；再用棉花蘸丙酮或酒精清洗， 要求棉花干擦时无痕迹；必要时（如混凝土结构）还打底，可 采用环氧树脂，要求胶层厚度在0.05~0.1mm，硬化后用0号砂 纸磨平；最后用铅笔等给测点画十字定位，纵线与应变方向一 致。
• 7）最后进行防潮处理，要求应变片全部被防潮剂覆盖，余 5mm左右，并采用适当措施进行必要的防护，防止机械损坏。
特备参考
15
温度补偿技术
• 补偿片法
工作片
U BD
U 4
K（[ 1
）
]
补偿片
△
特备参考
16
温度补偿技术
• 工作片法
U BD
U 4
K（[ 1
结构检测的仪器、仪表和设备 及基本原理
王柏生
特备参考
1
仪器仪表的基本组成
• 基本组成：感受部分、放大部分、显示或 记录部分
• 感受部分：起到感知被测物理量的作用 • 放大部分：将感知的物理量放大并转换成
仪器检测量 • 显示或记录部分：将仪器检测量显示或记
录
特备参考
2
机械式百分表
特备参考
3
结构检测仪器分类
• 机械式、电测、光测等，还有结合的
• 测应变、测位移、测裂缝、测力（荷 载）、压力（水、油、气）、温度、 振动（加速度、速度、位移）、硬度 等等
• 无损检测类、微损检测类、破损检测 类
特备参考
4
主要技术（性能）指标
• 量程（量测范围）：所能量测的最小至最大的量 值范围。
• 最小分度值（刻度值、分辨力）：仪器、仪表所 能指示或显示的被测量值最小的变化量。
10
电阻应变计原理
R L
A
dR d dL dA R LA
dA 2 dD 2 dL 2
AD
L
1 2 d
K0
dR d 1 2
R
dR 1 2 d
R
dR R
K0
特备参考
11
应变计的选用
• 应变计的选用通常应注意以下几项主要技术指标： • （1）标距l 指敏感栅在纵轴方向的有效长度，根据应变
• 精确度（精度）：仪器、仪表量测指示值与被测 值的符合程度，常用满量程相对误差表示。
• 灵敏度：被测量发生单位变化引起仪器、仪表指 示值的变化值。
特备参考
5
静载试验对仪器、仪表的基本要求
• 结构静载试验对仪器、仪表的基本要求是： • 1．性能指标必须满足试验的具体要求，如：量程和精度
要足够，灵敏度要合适，并不是越高越好。精度要求最大 测试误差不超过5%，而量程建议采用最大被测值的 1.25~2倍； • 2．重量轻、体积小，要求不影响结构的工作性能和受力 情况； • 3．读数快、自动化程度高、使用方便； • 4．对环境的适应性要强，并且携带方便、可靠耐用； • 5．定期鉴定，并有记录；对生产鉴定性试验，使用的仪 器、仪表必须由法定授权单位进行鉴定，并出具鉴定报告。
场大小和被测材料的匀质性考虑选择。 • （2）宽度a 敏感栅的宽度。 • （3）电阻值R 一般应变仪均按120Ω设计，但60～600Ω
应变计均可使用。当用非120Ω应变计时，测定值应按仪 器的说明加以调整。 • （4）灵敏系数K 电阻应变片的灵敏系数，在产品出厂前 经过抽样试验确定。使用时，必须把应变仪上的灵敏系数 调节至应变片的灵敏系数值，否则应对结果作修正。 • （5）温度使用范围 它主要取决于胶合剂的性质。可溶性 胶合剂的工作温度约为－20℃～＋60℃；经化学作用而固 化的胶合剂的工作温度约为－60℃～＋200℃。
• 5）粘贴质量检查，先用放大镜检查外观，应变片应无气泡、粘 贴牢固、方位准确；再用万用表检查是否短路或断路以及电阻 值有无变化等，并检查应变片与试件的绝缘度情况等，也可以 接入应变仪检查零点漂移情况，要求不大于2με/15Min。
• 6）导线连接，在应变片引出线底下贴胶布等绝缘材料，使引出 线不与试件形成短路；再用胶固定端子或用胶布固定导线，以 保证轻微拉动导线时引出线不被拉断；然后用电烙铁焊接导线 与引出线，要求焊点饱满、无虚焊。
特备参考
6
测试仪器的标(检)定
• 所有结构测试仪器都需要检定、校准 或标定；
• 定期、不定期，使用前、后等等；
• 按照规范要求、计量认证要求。
• 例：回弹仪，新使用前、超6000次、 率定不合格时要鉴定，使用前要率定； 油压千斤顶，使用前要标定。
特备参考
7
应变测量的原理和方法
• 应变计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
结构应变ε=du/dL≈⊿u/⊿L，从数学上，
• 3）粘贴应变片，先用镊子加住应变片引出线，在背面上一层薄 胶，测点上也敷上薄胶，对准位置放上片子；然后在应变片上 盖一小片玻璃纸，用手指沿一个方向滚压，挤出多余胶水；最 后用手指轻压至胶具有一定强度，松手后应变片不会产生滑动。
特备参考
14
应变片粘贴技术
• 4）固化处理，不同的粘贴胶需要不同的固化时间，对有些胶， 在气温较低、湿度较大时需要进行人工加温，可采用红外线灯 或电热吹风，但加热温度不应超过50˚C，受热应均匀。
⊿L越小越精确，实际上，材料不均匀性要 求⊿L足够大，因此：
对钢结构，材料均匀性好，可采用小 标距应变计；
对混凝土结构，非均质材料，应采用 较大标距应变计，一般要求标距大于3倍的 最大粗骨料直径。
特备参考
8
电阻应变测试原理
• 电阻应变：结构应变→应变片电阻变 化→电桥平衡原理→电压变化，检测 电压的变化可以得到结构应变。
特备参考
12
电桥平衡
△
U BD
U 4
R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
U 4
K
1
2
3
4
特备参考
U BD
U 4
K (1
2)
13
应变片粘贴技术
• 具体的粘贴工艺如下：
• 1）应变片检查分选，可采先用放大镜进行外观检查，要求应变 片无气泡、霉斑、锈点，栅极平直、整齐、均匀；然后用万用 表检查，应无短路或短路情况，阻值误差不应超过0.5%。
• 温度补偿：温度补偿片法、工作片自 补偿法。
特备参考
9
电阻应变片
(a)、(d)、（e）、(f)、(h)－箔式电阻应变计；、(b)—丝绕式电阻应变计； (c)—短接式电阻应变计；(g)—半导体应变计； (i)焊接电阻应变计
dR K
R
特备参考
• 2）测点处理，先检查测点表面状况，要求测点平整、无缺陷、 无裂缝等；然后采用砂纸或磨光机进行打磨，要求表面平整、 无锈、无浮浆等，光洁度达到▽5；再用棉花蘸丙酮或酒精清洗， 要求棉花干擦时无痕迹；必要时（如混凝土结构）还打底，可 采用环氧树脂，要求胶层厚度在0.05~0.1mm，硬化后用0号砂 纸磨平；最后用铅笔等给测点画十字定位，纵线与应变方向一 致。
• 7）最后进行防潮处理，要求应变片全部被防潮剂覆盖，余 5mm左右，并采用适当措施进行必要的防护，防止机械损坏。
特备参考
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温度补偿技术
• 补偿片法
工作片
U BD
U 4
K（[ 1
）
]
补偿片
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特备参考
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温度补偿技术
• 工作片法
U BD
U 4
K（[ 1
结构检测的仪器、仪表和设备 及基本原理
王柏生
特备参考
1
仪器仪表的基本组成
• 基本组成：感受部分、放大部分、显示或 记录部分
• 感受部分：起到感知被测物理量的作用 • 放大部分：将感知的物理量放大并转换成
仪器检测量 • 显示或记录部分：将仪器检测量显示或记
录
特备参考
2
机械式百分表
特备参考
3
结构检测仪器分类
• 机械式、电测、光测等，还有结合的
• 测应变、测位移、测裂缝、测力（荷 载）、压力（水、油、气）、温度、 振动（加速度、速度、位移）、硬度 等等
• 无损检测类、微损检测类、破损检测 类
特备参考
4
主要技术（性能）指标
• 量程（量测范围）：所能量测的最小至最大的量 值范围。
• 最小分度值（刻度值、分辨力）：仪器、仪表所 能指示或显示的被测量值最小的变化量。
10
电阻应变计原理
R L
A
dR d dL dA R LA
dA 2 dD 2 dL 2
AD
L
1 2 d
K0
dR d 1 2
R
dR 1 2 d
R
dR R
K0
特备参考
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应变计的选用
• 应变计的选用通常应注意以下几项主要技术指标： • （1）标距l 指敏感栅在纵轴方向的有效长度，根据应变
• 精确度（精度）：仪器、仪表量测指示值与被测 值的符合程度，常用满量程相对误差表示。
• 灵敏度：被测量发生单位变化引起仪器、仪表指 示值的变化值。
特备参考
5
静载试验对仪器、仪表的基本要求
• 结构静载试验对仪器、仪表的基本要求是： • 1．性能指标必须满足试验的具体要求，如：量程和精度
要足够，灵敏度要合适，并不是越高越好。精度要求最大 测试误差不超过5%，而量程建议采用最大被测值的 1.25~2倍； • 2．重量轻、体积小，要求不影响结构的工作性能和受力 情况； • 3．读数快、自动化程度高、使用方便； • 4．对环境的适应性要强，并且携带方便、可靠耐用； • 5．定期鉴定，并有记录；对生产鉴定性试验，使用的仪 器、仪表必须由法定授权单位进行鉴定，并出具鉴定报告。
场大小和被测材料的匀质性考虑选择。 • （2）宽度a 敏感栅的宽度。 • （3）电阻值R 一般应变仪均按120Ω设计，但60～600Ω
应变计均可使用。当用非120Ω应变计时，测定值应按仪 器的说明加以调整。 • （4）灵敏系数K 电阻应变片的灵敏系数，在产品出厂前 经过抽样试验确定。使用时，必须把应变仪上的灵敏系数 调节至应变片的灵敏系数值，否则应对结果作修正。 • （5）温度使用范围 它主要取决于胶合剂的性质。可溶性 胶合剂的工作温度约为－20℃～＋60℃；经化学作用而固 化的胶合剂的工作温度约为－60℃～＋200℃。
• 5）粘贴质量检查，先用放大镜检查外观，应变片应无气泡、粘 贴牢固、方位准确；再用万用表检查是否短路或断路以及电阻 值有无变化等，并检查应变片与试件的绝缘度情况等，也可以 接入应变仪检查零点漂移情况，要求不大于2με/15Min。
• 6）导线连接，在应变片引出线底下贴胶布等绝缘材料，使引出 线不与试件形成短路；再用胶固定端子或用胶布固定导线，以 保证轻微拉动导线时引出线不被拉断；然后用电烙铁焊接导线 与引出线，要求焊点饱满、无虚焊。
特备参考
6
测试仪器的标(检)定
• 所有结构测试仪器都需要检定、校准 或标定；
• 定期、不定期，使用前、后等等；
• 按照规范要求、计量认证要求。
• 例：回弹仪，新使用前、超6000次、 率定不合格时要鉴定，使用前要率定； 油压千斤顶，使用前要标定。
特备参考
7
应变测量的原理和方法
• 应变计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
结构应变ε=du/dL≈⊿u/⊿L，从数学上，
• 3）粘贴应变片，先用镊子加住应变片引出线，在背面上一层薄 胶，测点上也敷上薄胶，对准位置放上片子；然后在应变片上 盖一小片玻璃纸，用手指沿一个方向滚压，挤出多余胶水；最 后用手指轻压至胶具有一定强度，松手后应变片不会产生滑动。
特备参考
14
应变片粘贴技术
• 4）固化处理，不同的粘贴胶需要不同的固化时间，对有些胶， 在气温较低、湿度较大时需要进行人工加温，可采用红外线灯 或电热吹风，但加热温度不应超过50˚C，受热应均匀。
⊿L越小越精确，实际上，材料不均匀性要 求⊿L足够大，因此：
对钢结构，材料均匀性好，可采用小 标距应变计；
对混凝土结构，非均质材料，应采用 较大标距应变计，一般要求标距大于3倍的 最大粗骨料直径。
特备参考
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电阻应变测试原理
• 电阻应变：结构应变→应变片电阻变 化→电桥平衡原理→电压变化，检测 电压的变化可以得到结构应变。
特备参考
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电桥平衡
△
U BD
U 4
R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
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K
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特备参考
U BD
U 4
K (1
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应变片粘贴技术
• 具体的粘贴工艺如下：
• 1）应变片检查分选，可采先用放大镜进行外观检查，要求应变 片无气泡、霉斑、锈点，栅极平直、整齐、均匀；然后用万用 表检查，应无短路或短路情况，阻值误差不应超过0.5%。