工程结构检测技术.pptx
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1/4桥测量时，应变仪读数为 εr=ε1
应变仪读数经标定，将电压量转换成应变。
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
联接方式 R1
全桥
ε1+εT
半桥
ε1+εT
1/4桥
ε1+εT
R2 ε2+εT ε2+εT
εT
R3 ε3+εT
0 0
R4 ε4+εT
0 0
结果
ε1－ε2+ε3－ε4 ε1－ε2 ε1
《工程结构检测技术》
《工程结构检测技术》
教 学 内 容(32+16学时）
第1章 绪论(2学时） 第2章 应变测试技术(8学时） 第3章 桥梁检测、评定及力学性能试验(6学时） 第4章 桥涵工程基础检测(0学时） 第5章 桥梁上部结构检测(8学时） 第6章 桥梁荷载试验(6学时） 第7章 专题讲座(2学时）
2 应变测试技术
广义虎克定律（弹性理论）
x
1 E
[
x
( y
z )]
y
1 E
[
y
( z
x )]
z
1 E
[
z
( x
y )]
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法 拉伸变形：桥臂连接（全桥）——精度提高？
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
1
1 E
[1
2 ]
1 E
2
1 E
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计
应变花
注：花絮：一种L型光栅应变计的诞生
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计 电阻应变计变形特点：
金属丝敏感栅受力变形，电阻丝的电阻Ｒ发生
改变，有
式中：K为比例常数（应变计灵敏系数）
2 应变测试技术
§2.3 电阻应变仪工作原理
电阻应变测试系统组成： ①电阻应变计(传感元件) ②电阻应变仪(测试系统) ③数据记录装置
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.5Biblioteka Baidu桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.6 电阻应变测试中应注意的若干问题（1） ①影响应变测试结果长期稳定性的因素： a)传感器与基体的粘结程度(剪力传递）； b)导线接触电阻； c)测试系统零漂（传感器通电发热）。 ②1/4桥的逐点补偿和公共补偿。 ③温度补偿片的工作原理及使用条件。 ④传导线是否需用屏蔽线？
工作原理 通过ABC的电流为 通过ADC的电流为 BD两点的电位差
2 应变测试技术
工作原理 电桥平衡：即ＵBD＝0。则有平衡条件
Ｒ1Ｒ3=Ｒ2Ｒ4 ①如果Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4，且仅其中一工作Ｒ有
增量ΔＲ（1/4桥——单点测量），则
2 应变测试技术
工作原理 ②如果Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4，且受力变形后分别产
2 应变测试技术
电阻应变计粘贴工艺
①标记应变片粘贴区域； ②该标记处结构表面打磨，除去表尘； ③利用丙酮或无水酒精擦拭打磨处； ④将打磨处摸上薄薄一层粘结胶（502胶、AB胶）； ⑤将应变片对准贴正，轻轻按压排除片下多于之胶； ⑥连接接线端子，小心焊接应变片与接线端； ⑦焊接信号输出导线； ⑧将整个应变片及接线端子涂上防水胶（704硅胶）。
2 应变测试技术
§2.3 电阻应变仪工作原理
工作原理： 将电阻应变计电阻的
变化转换为电压信号的变 化，是通过电桥（惠斯顿 电桥）来实现的。
2 应变测试技术
§2.3 电阻应变仪工作原理
工作原理 Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4分别为工作电阻，组成
四个桥臂，AC端为输入电压Ｕ， BD端为输出 电压ＵBD。
2 应变测试技术
[ 2
1]
1 E
1
r 1 1 21
2 1 r 2 2 2 2 21
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
Question：
①半桥如何联接，可否提高精 度？提高了多少？
②1/4桥如何接?可否提高精度? ③按右图连接?提高精度多少?
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
生的电阻增量为ΔＲ1、ΔＲ2、ΔＲ3、ΔＲ4 （全桥），则有
2 应变测试技术
数字电阻应变仪
ＵBD与（ε1－ε2＋ε3－ε4）成正比，经标定，将 电压量转换成应变。
2 应变测试技术
电阻应变仪（图片）
各类电阻应变仪工作原理基本相同
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法 不同接线方式（依赖于结构受力）之目的:
应变测试技术
本章教学内容
§2.1 概述 §2.2 电阻应变计 §2.3 电阻应变仪工作原理 §2.4 测量电桥的接法 §2.5 桥臂接法训练 §2.6 电阻应变测试中应注意的若干问题 §2.7 钢弦应变计与光纤光栅应变计 §2.8 拉索/吊杆内力测试
2 应变测试技术
§2.1 概述 电阻应变测试优点：
计 算
1 arctan( 45 45
)
2
2 0 45 45
公 式
1
E
1 2
(1
2 )
2
E
1 2
( 2
1 )
2 应变测试技术
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise： 悬臂梁受力弯曲
Note: R１(Ｒ3)、Ｒ2(Ｒ4)间距是否影响测试结果(等强度梁)？
2 应变测试技术
①有效实现温度补偿； ②从复杂的组合应变中分离出感兴趣的应变； ③有效提高测量精度。
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法 电阻应变仪测量分全桥、半桥、1/4桥接法
全桥
半桥
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法(注意其区别） 全桥测量时，应变仪读数为
εr=ε1-ε2+ε3-ε4
半桥测量时，应变仪读数为 εr=ε1-ε2
①测试精度高
钢弦应变计，光纤光栅应变计约
②传感器元件小、无附加质量
最小标距2mm-金属；最长标距100.0mm-混凝土
③适用范围广
高温、低温，金属、混凝土，静态、动态
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计
标距 160mm
标距 15mm
标距 100mm
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计 电阻应变计组成： 金属丝敏感栅、基底、覆盖层、引线等
图示连接提高精度多少?
2 1 r 1 2 3 4 2(1 )1
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
圆 筒 扭 转
2 应变测试技术
圆筒扭转
2 应变测试技术
应
1
45
2
45
1 2
45 0 2 0 45 2
变 花
2
45 45
2
1 2
45 0 2 0 45 2
应变仪读数经标定，将电压量转换成应变。
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
联接方式 R1
全桥
ε1+εT
半桥
ε1+εT
1/4桥
ε1+εT
R2 ε2+εT ε2+εT
εT
R3 ε3+εT
0 0
R4 ε4+εT
0 0
结果
ε1－ε2+ε3－ε4 ε1－ε2 ε1
《工程结构检测技术》
《工程结构检测技术》
教 学 内 容(32+16学时）
第1章 绪论(2学时） 第2章 应变测试技术(8学时） 第3章 桥梁检测、评定及力学性能试验(6学时） 第4章 桥涵工程基础检测(0学时） 第5章 桥梁上部结构检测(8学时） 第6章 桥梁荷载试验(6学时） 第7章 专题讲座(2学时）
2 应变测试技术
广义虎克定律（弹性理论）
x
1 E
[
x
( y
z )]
y
1 E
[
y
( z
x )]
z
1 E
[
z
( x
y )]
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法 拉伸变形：桥臂连接（全桥）——精度提高？
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
1
1 E
[1
2 ]
1 E
2
1 E
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计
应变花
注：花絮：一种L型光栅应变计的诞生
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计 电阻应变计变形特点：
金属丝敏感栅受力变形，电阻丝的电阻Ｒ发生
改变，有
式中：K为比例常数（应变计灵敏系数）
2 应变测试技术
§2.3 电阻应变仪工作原理
电阻应变测试系统组成： ①电阻应变计(传感元件) ②电阻应变仪(测试系统) ③数据记录装置
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.5Biblioteka Baidu桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.6 电阻应变测试中应注意的若干问题（1） ①影响应变测试结果长期稳定性的因素： a)传感器与基体的粘结程度(剪力传递）； b)导线接触电阻； c)测试系统零漂（传感器通电发热）。 ②1/4桥的逐点补偿和公共补偿。 ③温度补偿片的工作原理及使用条件。 ④传导线是否需用屏蔽线？
工作原理 通过ABC的电流为 通过ADC的电流为 BD两点的电位差
2 应变测试技术
工作原理 电桥平衡：即ＵBD＝0。则有平衡条件
Ｒ1Ｒ3=Ｒ2Ｒ4 ①如果Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4，且仅其中一工作Ｒ有
增量ΔＲ（1/4桥——单点测量），则
2 应变测试技术
工作原理 ②如果Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4，且受力变形后分别产
2 应变测试技术
电阻应变计粘贴工艺
①标记应变片粘贴区域； ②该标记处结构表面打磨，除去表尘； ③利用丙酮或无水酒精擦拭打磨处； ④将打磨处摸上薄薄一层粘结胶（502胶、AB胶）； ⑤将应变片对准贴正，轻轻按压排除片下多于之胶； ⑥连接接线端子，小心焊接应变片与接线端； ⑦焊接信号输出导线； ⑧将整个应变片及接线端子涂上防水胶（704硅胶）。
2 应变测试技术
§2.3 电阻应变仪工作原理
工作原理： 将电阻应变计电阻的
变化转换为电压信号的变 化，是通过电桥（惠斯顿 电桥）来实现的。
2 应变测试技术
§2.3 电阻应变仪工作原理
工作原理 Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4分别为工作电阻，组成
四个桥臂，AC端为输入电压Ｕ， BD端为输出 电压ＵBD。
2 应变测试技术
[ 2
1]
1 E
1
r 1 1 21
2 1 r 2 2 2 2 21
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
Question：
①半桥如何联接，可否提高精 度？提高了多少？
②1/4桥如何接?可否提高精度? ③按右图连接?提高精度多少?
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
生的电阻增量为ΔＲ1、ΔＲ2、ΔＲ3、ΔＲ4 （全桥），则有
2 应变测试技术
数字电阻应变仪
ＵBD与（ε1－ε2＋ε3－ε4）成正比，经标定，将 电压量转换成应变。
2 应变测试技术
电阻应变仪（图片）
各类电阻应变仪工作原理基本相同
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法 不同接线方式（依赖于结构受力）之目的:
应变测试技术
本章教学内容
§2.1 概述 §2.2 电阻应变计 §2.3 电阻应变仪工作原理 §2.4 测量电桥的接法 §2.5 桥臂接法训练 §2.6 电阻应变测试中应注意的若干问题 §2.7 钢弦应变计与光纤光栅应变计 §2.8 拉索/吊杆内力测试
2 应变测试技术
§2.1 概述 电阻应变测试优点：
计 算
1 arctan( 45 45
)
2
2 0 45 45
公 式
1
E
1 2
(1
2 )
2
E
1 2
( 2
1 )
2 应变测试技术
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise： 悬臂梁受力弯曲
Note: R１(Ｒ3)、Ｒ2(Ｒ4)间距是否影响测试结果(等强度梁)？
2 应变测试技术
①有效实现温度补偿； ②从复杂的组合应变中分离出感兴趣的应变； ③有效提高测量精度。
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法 电阻应变仪测量分全桥、半桥、1/4桥接法
全桥
半桥
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法(注意其区别） 全桥测量时，应变仪读数为
εr=ε1-ε2+ε3-ε4
半桥测量时，应变仪读数为 εr=ε1-ε2
①测试精度高
钢弦应变计，光纤光栅应变计约
②传感器元件小、无附加质量
最小标距2mm-金属；最长标距100.0mm-混凝土
③适用范围广
高温、低温，金属、混凝土，静态、动态
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计
标距 160mm
标距 15mm
标距 100mm
2 应变测试技术
§2.2 电阻应变计 电阻应变计组成： 金属丝敏感栅、基底、覆盖层、引线等
图示连接提高精度多少?
2 1 r 1 2 3 4 2(1 )1
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
圆 筒 扭 转
2 应变测试技术
圆筒扭转
2 应变测试技术
应
1
45
2
45
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45 0 2 0 45 2
变 花
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