结构实验(结构的应力应变测试)
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振动频率来实现对应变的测量。
▪ 构造：由夹块、振弦、永久磁铁、线圈等组成。一般有埋入式与外置式，主要产 品有德国麦哈克、法国德来马克、美国基康等以及中国丹东传感器厂生产。
电测法——钢弦式传感器
电测法——钢弦式传感器
1
5
2
6
N
3
S
4
5
1
P7
钢弦式传感器结构原理 1-夹块；2-振弦；3-永久磁铁；4-线圈；5-螺钉；6-软铁块；7-膜片
电测法——电阻应变测试技术
▪ 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。
▪ 工作框图：
应变片
桥路
结构应变
电阻值
电压
应变指数
电测法——电阻应变测试技术
加速度传感器
拉力传感器 振弦式拉力传感器
电涡流位移传感器
内埋式光纤温度传感器
光纤测力传感器 振弦式土压力传感器
概述
▪ 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：
▪ 电阻应变测试技术的优点：
▪ 灵敏度高，可测到1με； ▪ 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、测静； ▪ 通过应变测量可转换为测力（轴力、弯矩、扭矩、剪
力）、位移等；
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
电测法——钢弦式传感器
▪ 工作原理：利用钢弦自振频率与钢弦应变之间存在一定关系， 通过测钢弦的频率来测应变。
▪ 式中：
1 Ec 2L
——钢弦自振频率
——钢弦长度
L
—— 待测应变 ——E c 钢弦弹模 —— 钢弦材料常数
电测法——钢弦式传感器
▪ 特点：结构简单、制作方便、稳定性好、抗干扰能 力强及远距离传输误差小等优点，近年来得到广泛 应用，特别是应用于施工应力监控中。缺点是价格 昂贵，测试速度慢。
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
电测法——电阻应变片
▪ 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应变（伸长 或缩短）而改变的一种物理性质。
RL (42)
响。
电蜗流式传感器—非接触式
电测法——电涡流式
▪ 组成
探头、延伸电缆、前置器、被测体
▪ 特点
非接触式、静态、动态、高线性、高分辩率
▪ 原理
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产 生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一 磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感 应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部 线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位 得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几 何形状、几何尺寸、电流频率、探头头部线圈到金属导体表面的距离等参数有 关。
▪ 应变片的组成：
——单轴片 ——双轴片 ——三轴片 ——四轴片
电测法——电阻应变片
单轴片
双轴片
片
片
三轴片
120° 片
片
片
四轴片
电阻应变片
电测法——电阻应变片
电阻应变片规格及特点 ：
——几何尺寸 ——阻值：标准R=120Ω ——灵敏系数：K=2.00 ——横向敏度(H) ——极限应变：6000με ——绝缘电阻：R〉200MΩ ——机械滞后：应变片感受结构的变形会滞后一段时间 ——工作电流：Imax≤25mA，并不能用高电压、高电流 ——零漂与蠕变：零漂是指在恒温、结构不受力情况下应变片指示的应变
L
手持式应变仪构造原理
1－刚性的金属杆；2－插轴（尖形）；3－薄钢片； 4－千分表；5-千分表的测杆；6－刚性的金属杆
接触式应变计
1
2
3 4
接触式应变计测装置 1－ 金 属 夹 头 ； 2－ 顶 杆 ； 3－ 位 移 计 ； 4－ 试 件
千分表
▪ 构造：
千分表由测杆、齿轮、弹簧、指针和度盘等各种零 部件组合而形成四个机构：
电测法——电阻应变片
▪ 应变片类型 2. 短接式应变片——绕丝式的改进（H式） 构造：纵横向电阻丝通过点焊连接
横向短接
点焊
电阻丝
引出线
特点：横向灵敏度小、焊点易脱落，不适用于动测
电测法——电阻应变片
▪ 应变片类型 3.箔式应变片——短接式应变片的改进 构造：敏感栅由很薄的金属箔片采用光刻技术制成，弯头截面大
机测法
▪ 定义： 利用机械式测试仪器来实现对应变的测量
▪ 主要仪器： ——杠杆引伸仪 ——手持式应变仪（常用） ——接触式应变计
机测法
▪ 定义： 利用机械式测试仪器来实现对应变的测量
▪ 主要仪器： ——杠杆引伸仪 ——手持式应变仪（常用） ——接触式应变计
手持式应变仪
手持式应变仪
1
4
3
2
5
6
§1-4电测法——电涡流式
探头线圈
涡流
磁通量
被测体
延Hale Waihona Puke 电缆振荡器前置器检测电路 线性补偿
放大器
输出
电测法——电涡流式
▪ 工作过程
被测金属与探头之间的距离变化——线圈的 有效阻抗的变化——振荡电压幅度的变化— —经过检波、滤波、线性补偿、放大归一— —输出电压的变化
FS8000系列电涡流式
电涡流式-探头
度、电磁场）干拢；
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
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；
▪ 传感机构（千分表中的触杆） ▪ 转换机构（千分表中的大小齿轮及弹簧） ▪ 指示机构（千分表中的指针） ▪ 机体和保护部分
千分表
7
1
0 10
8
2 3
70 80 90
20 30 40
50 60
5
6
9
千分表构造图
10
1－短针齿轮；2－齿轮弹簧；3－长针；4－测针 5一测杆弹簧；6，7－齿轮；8一齿条；9一颈箍；10一顶头
光纤布拉格光栅传感器
▪ 式中：
B B
KKTT
B ——应变以及温度变化引起的波长变化 B ——光纤光栅不受应变及温度变化的中心波长
——待测应变
T ——为温度变化量 K ——光纤光栅应变传感灵敏度系数 KT ——光纤光栅温度传感灵敏度系数。
▪
可KT采T用相同温度环境下的光纤光栅进行温度补偿。
光纤布拉格光栅传感器
▪ 工作原理：
2n
▪ 式中：
——光纤光栅的中心波长
n ——纤芯的有效折射率 ——光栅周期。
光纤布拉格光栅传感器
▪ 结构应变势必导致光栅周期的变化——这为 采用光纤布拉格光栅制成光纤应变传感器提 供了最基本的物理特性。
▪ 同样温度变化也会引起光栅布拉格波长的变 化。
▪ 波长的变化与应变以及温度的变化可用下式 来表示：
机测法
▪ 机测法工作原理：将测区长度的变化通过千分表的 测杆传递给一组齿轮，通过齿轮将长度的变化进行 放大并改变方向，转换为指针在刻度盘上的转动并 指示出值，进而计算出应变值。
▪ 机测法特点：安装便捷，读数方便、准确度高、对 环境的适应性强即一般不受温湿度影响以及电磁场 的干扰、性能可靠，但灵敏度不高、需要人工测读、 速度慢、工作量大。
A
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 / ( 4 3 )
▪ 由材料力学可知：
R /R 2 / (4 4 )
▪ 整理得：
▪ 令：
R /R12/
(45)
KSR/R (45)
Ks ——电阻丝的灵敏系数
电测法——电阻应变片
▪ 由于电阻应变片是由电阻丝按一定规格挠制而成 的，因此电阻应变片同样有如下的电阻变化率与 应变的关系：
建筑结构试验
南京工程学院
2011.11.01
▪ 第四章 结构试验数据采集系统重点（习题）
1、绘出应变计1/4桥（另贴温度补偿片）和半桥的桥路连接图，分析半桥 和1/4桥两种桥路连接方式应变仪输出应变的特点。
2、某矩形截面钢筋混凝土简支梁，截面150mm*300mm，长2000mm， 支座间净距1800mm，采用均布加载，应变计温度补偿为工作片互补方式， 设计完成试验内容：（1）测试梁纯弯矩引起的最大应变，绘出测点布设 简图；（2）绘出应变计桥路连接图，计算测量应变值（ε测 ）与梁实际 应变值（ε实)之间的数量关系。 3 、在碳纤维布加固钢筋混凝土简支梁受弯承载力的实验研究中，若梁长 为2.6m，截面为150*300mm，支座净距2.4m，试验研究内容（1）加固 后，梁受弯承载力的变化特点；（2）加固后，梁的挠度、裂缝开展及破 坏特点，请回答以下问题： （1）绘出简支梁三分点加载试验装置的简图，简要说明各仪器的测量内 容； （2）绘出30kN和50kN作用时，梁跨中截面应变沿梁高的分布特征（最 大应变为0.0008） 4、加载制度 概念
5
1
3
2 7
6
光栅基本构造示意图
1-输 入 信 号 ； 2-反 射 信 号 ； 3-传 输 信 号 ； 4-光 纤 线 芯 ； 5-紫 外 写 入 光 栅 ； 6-光 纤 包 层 ； 7-布 拉 格 光 栅 周 期
表面式光纤应变传感器
内埋式光纤应变传感器
表面式温度光纤传感器
内埋式光纤温度传感器
光纤布拉格光栅传感器
R/RK (46)
▪ 其中K为电阻应变片灵敏系数，一般的电阻应变片 的灵敏系数比电阻丝的灵敏系数来得小。
电测法——电阻应变片
▪ 应变片类型 1.绕丝式应变片（U式） 构造：由电阻丝挠制而成，根据基底材料的不同可分为纸基、胶基
电阻丝回弯头
电阻丝
引出线
特点：制作简单、价格便宜、纸基易受潮、横向灵敏度大
电测法——电涡流式-前置器
电测法——电涡流式-应用
探头安装---非接触 混凝土试件收缩实验
电涡流式-应用
数据实时监测 IMP电压信号采集板
电测法——钢弦式传感器
▪ 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。
▪ 主要有钢振弦式与电阻式 ▪ 一、钢弦式传感器 ▪ 利用固定在结构上的钢弦振动频率与结构应变之间的转换关系，通过测量钢弦的
箔式应变片
电测法——电阻应变片
▪ 箔式应变片的特点:
▪ 敏感栅截面为矩形，较圆断面大，粘合面积大不易脱落，传递应变较丝式好; ▪ 具有较大的散热能力； ▪ 弯头大，横向效应小可忽略； ▪ 蠕变、机械滞后小、寿命高； ▪ 由于采用光刻技术，标距可小到0.2mm，可用于点应力测试。
电测法——电阻应变片
特点：
▪ 光纤传感器是90年代出现的一种用于观测应力、应变、温度以及内部裂缝、变 形等结构参数的新型传感器。
▪ 高精度 ▪ 高灵敏度 ▪ 远距离 ▪ 分布式 ▪ 耐久性 ▪ 光纤的小巧、柔软、不易拉断 ▪ 抗电磁干扰能力强 ▪ 集传感与传输于一体 ▪ 易于制作和埋入结构内部 ▪ 而且物理截面和力学强度小，在粘贴或嵌入到主体中不会对其性能和结构造成影
概述
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
概述
▪ 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。
概述
▪ 应变测试的主要方法： ——机测法 ——光测法 ——电测法
传感器主要内容：
▪ 概述
▪ 机测法(感受机构、转换机构、显示和附属装置)
▪ 电测法（把非电物理量变化转化成电量变化，
▪
感受部分、转换部分、传输和附属装置）
▪ 其他传感器：光纤、激光、红外线、超声波传感 器
一、钢振弦传感器
二、电阻应变式传感器
三、电涡流式传感器—非接触式
▪ 应变数据处理—应力应变转换关系
测振传感器
光测法
▪ 定义： 利用光的某些特性如波长的变化与应变之间 的转换关系，通过光的波长的变化来实现对 应变的测量
▪ 传感器：光纤布拉格光栅传感器 （fiber optic Bragg grating strain sensor）
光纤布拉格光栅传感器
▪ 构造：光纤、布拉格光栅组成
4
▪ 构造：由夹块、振弦、永久磁铁、线圈等组成。一般有埋入式与外置式，主要产 品有德国麦哈克、法国德来马克、美国基康等以及中国丹东传感器厂生产。
电测法——钢弦式传感器
电测法——钢弦式传感器
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N
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4
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P7
钢弦式传感器结构原理 1-夹块；2-振弦；3-永久磁铁；4-线圈；5-螺钉；6-软铁块；7-膜片
电测法——电阻应变测试技术
▪ 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。
▪ 工作框图：
应变片
桥路
结构应变
电阻值
电压
应变指数
电测法——电阻应变测试技术
加速度传感器
拉力传感器 振弦式拉力传感器
电涡流位移传感器
内埋式光纤温度传感器
光纤测力传感器 振弦式土压力传感器
概述
▪ 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：
▪ 电阻应变测试技术的优点：
▪ 灵敏度高，可测到1με； ▪ 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、测静； ▪ 通过应变测量可转换为测力（轴力、弯矩、扭矩、剪
力）、位移等；
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
电测法——钢弦式传感器
▪ 工作原理：利用钢弦自振频率与钢弦应变之间存在一定关系， 通过测钢弦的频率来测应变。
▪ 式中：
1 Ec 2L
——钢弦自振频率
——钢弦长度
L
—— 待测应变 ——E c 钢弦弹模 —— 钢弦材料常数
电测法——钢弦式传感器
▪ 特点：结构简单、制作方便、稳定性好、抗干扰能 力强及远距离传输误差小等优点，近年来得到广泛 应用，特别是应用于施工应力监控中。缺点是价格 昂贵，测试速度慢。
电测法 ——电阻应变片
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1
2 应变片构造 1－ 敏 感 丝 栅 ； 2－ 基 底 ； 3－ 覆 盖 层 ； 4－ 引 出 线
电测法——电阻应变片
▪ 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应变（伸长 或缩短）而改变的一种物理性质。
RL (42)
响。
电蜗流式传感器—非接触式
电测法——电涡流式
▪ 组成
探头、延伸电缆、前置器、被测体
▪ 特点
非接触式、静态、动态、高线性、高分辩率
▪ 原理
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产 生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一 磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感 应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部 线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位 得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几 何形状、几何尺寸、电流频率、探头头部线圈到金属导体表面的距离等参数有 关。
▪ 应变片的组成：
——单轴片 ——双轴片 ——三轴片 ——四轴片
电测法——电阻应变片
单轴片
双轴片
片
片
三轴片
120° 片
片
片
四轴片
电阻应变片
电测法——电阻应变片
电阻应变片规格及特点 ：
——几何尺寸 ——阻值：标准R=120Ω ——灵敏系数：K=2.00 ——横向敏度(H) ——极限应变：6000με ——绝缘电阻：R〉200MΩ ——机械滞后：应变片感受结构的变形会滞后一段时间 ——工作电流：Imax≤25mA，并不能用高电压、高电流 ——零漂与蠕变：零漂是指在恒温、结构不受力情况下应变片指示的应变
L
手持式应变仪构造原理
1－刚性的金属杆；2－插轴（尖形）；3－薄钢片； 4－千分表；5-千分表的测杆；6－刚性的金属杆
接触式应变计
1
2
3 4
接触式应变计测装置 1－ 金 属 夹 头 ； 2－ 顶 杆 ； 3－ 位 移 计 ； 4－ 试 件
千分表
▪ 构造：
千分表由测杆、齿轮、弹簧、指针和度盘等各种零 部件组合而形成四个机构：
电测法——电阻应变片
▪ 应变片类型 2. 短接式应变片——绕丝式的改进（H式） 构造：纵横向电阻丝通过点焊连接
横向短接
点焊
电阻丝
引出线
特点：横向灵敏度小、焊点易脱落，不适用于动测
电测法——电阻应变片
▪ 应变片类型 3.箔式应变片——短接式应变片的改进 构造：敏感栅由很薄的金属箔片采用光刻技术制成，弯头截面大
机测法
▪ 定义： 利用机械式测试仪器来实现对应变的测量
▪ 主要仪器： ——杠杆引伸仪 ——手持式应变仪（常用） ——接触式应变计
机测法
▪ 定义： 利用机械式测试仪器来实现对应变的测量
▪ 主要仪器： ——杠杆引伸仪 ——手持式应变仪（常用） ——接触式应变计
手持式应变仪
手持式应变仪
1
4
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6
§1-4电测法——电涡流式
探头线圈
涡流
磁通量
被测体
延Hale Waihona Puke 电缆振荡器前置器检测电路 线性补偿
放大器
输出
电测法——电涡流式
▪ 工作过程
被测金属与探头之间的距离变化——线圈的 有效阻抗的变化——振荡电压幅度的变化— —经过检波、滤波、线性补偿、放大归一— —输出电压的变化
FS8000系列电涡流式
电涡流式-探头
度、电磁场）干拢；
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
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；
▪ 传感机构（千分表中的触杆） ▪ 转换机构（千分表中的大小齿轮及弹簧） ▪ 指示机构（千分表中的指针） ▪ 机体和保护部分
千分表
7
1
0 10
8
2 3
70 80 90
20 30 40
50 60
5
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千分表构造图
10
1－短针齿轮；2－齿轮弹簧；3－长针；4－测针 5一测杆弹簧；6，7－齿轮；8一齿条；9一颈箍；10一顶头
光纤布拉格光栅传感器
▪ 式中：
B B
KKTT
B ——应变以及温度变化引起的波长变化 B ——光纤光栅不受应变及温度变化的中心波长
——待测应变
T ——为温度变化量 K ——光纤光栅应变传感灵敏度系数 KT ——光纤光栅温度传感灵敏度系数。
▪
可KT采T用相同温度环境下的光纤光栅进行温度补偿。
光纤布拉格光栅传感器
▪ 工作原理：
2n
▪ 式中：
——光纤光栅的中心波长
n ——纤芯的有效折射率 ——光栅周期。
光纤布拉格光栅传感器
▪ 结构应变势必导致光栅周期的变化——这为 采用光纤布拉格光栅制成光纤应变传感器提 供了最基本的物理特性。
▪ 同样温度变化也会引起光栅布拉格波长的变 化。
▪ 波长的变化与应变以及温度的变化可用下式 来表示：
机测法
▪ 机测法工作原理：将测区长度的变化通过千分表的 测杆传递给一组齿轮，通过齿轮将长度的变化进行 放大并改变方向，转换为指针在刻度盘上的转动并 指示出值，进而计算出应变值。
▪ 机测法特点：安装便捷，读数方便、准确度高、对 环境的适应性强即一般不受温湿度影响以及电磁场 的干扰、性能可靠，但灵敏度不高、需要人工测读、 速度慢、工作量大。
A
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 / ( 4 3 )
▪ 由材料力学可知：
R /R 2 / (4 4 )
▪ 整理得：
▪ 令：
R /R12/
(45)
KSR/R (45)
Ks ——电阻丝的灵敏系数
电测法——电阻应变片
▪ 由于电阻应变片是由电阻丝按一定规格挠制而成 的，因此电阻应变片同样有如下的电阻变化率与 应变的关系：
建筑结构试验
南京工程学院
2011.11.01
▪ 第四章 结构试验数据采集系统重点（习题）
1、绘出应变计1/4桥（另贴温度补偿片）和半桥的桥路连接图，分析半桥 和1/4桥两种桥路连接方式应变仪输出应变的特点。
2、某矩形截面钢筋混凝土简支梁，截面150mm*300mm，长2000mm， 支座间净距1800mm，采用均布加载，应变计温度补偿为工作片互补方式， 设计完成试验内容：（1）测试梁纯弯矩引起的最大应变，绘出测点布设 简图；（2）绘出应变计桥路连接图，计算测量应变值（ε测 ）与梁实际 应变值（ε实)之间的数量关系。 3 、在碳纤维布加固钢筋混凝土简支梁受弯承载力的实验研究中，若梁长 为2.6m，截面为150*300mm，支座净距2.4m，试验研究内容（1）加固 后，梁受弯承载力的变化特点；（2）加固后，梁的挠度、裂缝开展及破 坏特点，请回答以下问题： （1）绘出简支梁三分点加载试验装置的简图，简要说明各仪器的测量内 容； （2）绘出30kN和50kN作用时，梁跨中截面应变沿梁高的分布特征（最 大应变为0.0008） 4、加载制度 概念
5
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光栅基本构造示意图
1-输 入 信 号 ； 2-反 射 信 号 ； 3-传 输 信 号 ； 4-光 纤 线 芯 ； 5-紫 外 写 入 光 栅 ； 6-光 纤 包 层 ； 7-布 拉 格 光 栅 周 期
表面式光纤应变传感器
内埋式光纤应变传感器
表面式温度光纤传感器
内埋式光纤温度传感器
光纤布拉格光栅传感器
R/RK (46)
▪ 其中K为电阻应变片灵敏系数，一般的电阻应变片 的灵敏系数比电阻丝的灵敏系数来得小。
电测法——电阻应变片
▪ 应变片类型 1.绕丝式应变片（U式） 构造：由电阻丝挠制而成，根据基底材料的不同可分为纸基、胶基
电阻丝回弯头
电阻丝
引出线
特点：制作简单、价格便宜、纸基易受潮、横向灵敏度大
电测法——电涡流式-前置器
电测法——电涡流式-应用
探头安装---非接触 混凝土试件收缩实验
电涡流式-应用
数据实时监测 IMP电压信号采集板
电测法——钢弦式传感器
▪ 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。
▪ 主要有钢振弦式与电阻式 ▪ 一、钢弦式传感器 ▪ 利用固定在结构上的钢弦振动频率与结构应变之间的转换关系，通过测量钢弦的
箔式应变片
电测法——电阻应变片
▪ 箔式应变片的特点:
▪ 敏感栅截面为矩形，较圆断面大，粘合面积大不易脱落，传递应变较丝式好; ▪ 具有较大的散热能力； ▪ 弯头大，横向效应小可忽略； ▪ 蠕变、机械滞后小、寿命高； ▪ 由于采用光刻技术，标距可小到0.2mm，可用于点应力测试。
电测法——电阻应变片
特点：
▪ 光纤传感器是90年代出现的一种用于观测应力、应变、温度以及内部裂缝、变 形等结构参数的新型传感器。
▪ 高精度 ▪ 高灵敏度 ▪ 远距离 ▪ 分布式 ▪ 耐久性 ▪ 光纤的小巧、柔软、不易拉断 ▪ 抗电磁干扰能力强 ▪ 集传感与传输于一体 ▪ 易于制作和埋入结构内部 ▪ 而且物理截面和力学强度小，在粘贴或嵌入到主体中不会对其性能和结构造成影
概述
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
概述
▪ 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。
概述
▪ 应变测试的主要方法： ——机测法 ——光测法 ——电测法
传感器主要内容：
▪ 概述
▪ 机测法(感受机构、转换机构、显示和附属装置)
▪ 电测法（把非电物理量变化转化成电量变化，
▪
感受部分、转换部分、传输和附属装置）
▪ 其他传感器：光纤、激光、红外线、超声波传感 器
一、钢振弦传感器
二、电阻应变式传感器
三、电涡流式传感器—非接触式
▪ 应变数据处理—应力应变转换关系
测振传感器
光测法
▪ 定义： 利用光的某些特性如波长的变化与应变之间 的转换关系，通过光的波长的变化来实现对 应变的测量
▪ 传感器：光纤布拉格光栅传感器 （fiber optic Bragg grating strain sensor）
光纤布拉格光栅传感器
▪ 构造：光纤、布拉格光栅组成
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