建筑结构试验第三章讲解

电阻应变片的工作原理：
利用电阻丝的应变效应，所谓电阻丝的应变 效应指的是电阻丝的电阻值随其本身变形（伸长 或缩短）而改变的一种物理性质。
R? ? L
A(4 ? 2)源自§3.3.2 电测法—— 电阻应变片
通过数学分析，对 R求微分得：
?R/R ? ?L/L? ?A/ A? ?? /?
§3-1 概述
9. 测量仪器的技术指标：1）刻度值；2）量 程；3）灵敏度；4）分辨率
5）线性度；6）稳定性；7）重复性；8）频率响应 10.结构试验对测量仪器的要求
1）仪器自重要轻，不应该影响结构的工作； 2）具有合适的灵敏度和量程； 3）安装使用方便，稳定性和重复性好，有较好的抗干扰能力； 4）价廉耐用，可重复使用； 5）多功能，多用途。
§3-3 应变测量仪器
应变测试的仪器和方法： ——电阻应变仪 ——手持应变仪 ——位移计方法（附着式应变仪） ——光测法（云纹法、激光衍射法、光弹法）
§3.3.2 电测法— 电阻应变测试技术
电测法 ：利用电的某些特性如电阻、电流、电压、频 率等的变化与结构应变之间的转换关系来测定结构的 应变。
电阻应变测试技术的基本原理 ——通过粘贴在结构表 面上的传感元件（电阻应变片）把所测的结构应变转 换为电阻的变化，再通过桥路、仪器把电阻的变化转 换为电压的变化并加以放大，由显示器显示出应变值。
§3-3 应变测量仪器
? ? ?L
L
式中： ? ——应变 ? L ——测区长度的变化量 L ——测区的原始长度，称之为标距
§3-3 应变测量仪器
如在机测中，将 ? L放大后测量；
在光测中，将 ? L 变化转换光波长的变化；
在电阻应变测试技术中，将 ? L 转换为传感元 件的电阻并进一步转换为电压的变化等等。
建筑结构试验
第三章 结构试验的数据采集和测量仪器
第三章 结构试验的数据采集和测量仪器
§3-1 概述 §3-2 仪器的工作原理 §3-3 应变测量仪器 §3-4 位移测量仪器 §3-5 力值测量仪器 §3-6 裂缝测量仪器 §3-7 振动测量仪器 §3-8 数据采集系统
§3-1 概述
1.数据采集的方法 1）人工测量、人工记录，如用直尺测量位移、裂缝宽度； 2）仪器测量、人工记录，如用百分表测位移； 3）用仪器测量、记录，如X-Y函数仪，或用传感器、放
工作框图：
应变片 结构应变
电阻值
桥路
电压
应变指数
§3.3.2 电测法— 电阻应变测试技术
电阻应变片的特性： 几何尺寸：标距0.2~300mm 电阻值：120欧左右 灵敏系数(K) 2.0左右 横向敏度(H)——应变片主轴方向的应变引起垂直于主轴方向的
应变响应 极限应变——应变片的工作限度（2000微应变） 绝缘电阻——电阻应变片的引出线与结构材料之间的电阻值
（200M欧以上） 最大工作电流——25~100mA（电阻丝通电会发热） 机械滞后——应变片感受结构的变形会滞后一段时间，解决办
法：反复加载几次。
零漂与濡变：零漂是指在恒温、结构不受力情况下应变片指示 的应变值随时间而变化用με/h表示。原因是受潮、电磁场干拢； 濡变——结构受荷稳定后，应变片指示的应变继续变化。 温度效应——应通过桥路补偿或自补偿给予消除
1）机械式仪器； 2）电测仪器； 3）光学测量仪器 4）复合式仪器； 5）伺服式仪器（有控制功能）。 7.仪器设备按测量用途分： 1）测力仪器； 2）位移仪器； 3）应变计； 4）倾角仪器； 5）频率计； 6）测振仪器。 8.仪器设备按与结构的关系分： 1）附着式和非附着式； 2）接触式和非接触式。
大器和磁带记录仪进行测量和记录； 4）用数据采集系统进行测量和记录。
2.数据采集的原则：同时性和客观性。 3.数据采集时的数据流通过程：
对试件的作用和试件的反应： 力、位移、速度、加速度、应变、 应力、温度、裂缝等
传感器 （放大器）
记录器 （显示器）
§3-1 概述
4. 仪器设备按功能分：传感器、放大器、显示器、记录仪、分析仪器、 数据采集仪。 5.仪器设备按工作原理分：
基底起到保护及固定敏感栅的作用，敏感栅或电阻丝 栅直接感受结构变形并将结构变形转换为电阻变化，引出 线连结到测量桥路上；
§3.3.2 电测法 —— 电阻应变片
3
4
1
2 应变片构造 1－敏感丝栅；2－基底；3－覆盖层；4－引出线
§1-4 电测法—— 电阻应变片
§ 3.3.2 电测法—— 电阻应变片
§3-3 应变测量仪器
应变是单位长度内的变形（拉伸、压缩和剪切） 平均应变
根据应力与应变之间的转换关系，通过测结构 或构件表面、内部 应变来得到结构或构件的 应 力状态。 钢材的拉伸试验中，在其屈服之前，其应力 — 应变之间存在着线性关系
? ? E?
我们就可以通过测应变来测应力，而应变测试 方法比较简单，因为根据应变的定义：
§3.3.2 电测法— 电阻应变测试技术
电阻应变测试技术的优点：
灵敏度高，可测到1μ ε ； 标距小，箔式应变片最小标距可达 0.2mm，可测点应力， 用于应力集中测试； 可远距离测试； 可测动、静应变； 通过应变测量可转换为测力（轴力、弯矩、扭矩、剪 力）、位移等；
§3.3.2 电测法— 电阻应变测试技术
缺点：
测表面应力准确度高，测内部应力需要一定技术； 测应力集中不准确； 测量系统线路多、易干拢，易受环境（温度、湿 度、电磁场）干拢；
§3.3.2 电测法—— 电阻应变片
电阻应变片的构造： 电阻应变片由三个部份组成：
——基底（纸张、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等胶膜） ——敏感栅或电阻丝栅（康铜、镍、铬等特殊材料制成） ——引出线
§3.3.2 电测法— 电阻应变测试技术
应变片的选用 选类型、选标矩（大、中、小片） 1）构件的材性：均质——钢丝、钢板、钢筋、有机 玻璃用中小片（标距2、3、5、10mm ）；非均质— —砼标距>3 倍最大粒径(100 、150 、300mm) 2）结构受力：应力梯度大用小片，应力集中用箔式 小片，应力变化不大用中大片，单向应力场用单轴片， 已知主应力方向的双向应力场用双轴片，主应力方向 未知的复杂应力场用三、四轴片 3）环境、气候、时间——秋季、时间短用纸基；春 季、时间长用胶基