必威体育精装版建筑结构试验课件第四章结构试验的数据采集和测量仪器.ppt

第四章 第四章 结构试验的数据采集和测量仪器 主要内容 ?? 4.1 概述 ?? 4.2 传感器 ?? 4.3 记录器 ?? 4.4 数据采集系统 第四章 结构试验的数据采集和测量仪器 教学内容 1．概述：包括测试方法的分类，主要技术指标，测试系统的标定的原则。 2．应变测量： 电阻应变测量方法：包括应变片的测量原理，应变片的结构，应变片的筛选和粘贴，应变仪的测量原理，测量桥路，温度补偿原理，测量中的注意事项。 手持式应变仪振弦式应变计：包括振弦式应变计的测试原理，振弦式应变计的结构。 光纤应变测量。 3．位移测量：包括百分表和电子百分表，差动变压器式位移计，角位移传感器，光学方法。 4．荷载传感器。 5．裂缝的测量。 6．振动参数的测量仪器。 第四章 结构试验的数据采集和测量仪器 重点：测试方法的分类，主要技术指标，测试系统的标定的原则，电阻应变测量方法，振弦式应变计，电子百分表，差动变压器式位移计，荷载传感器，裂缝的测量。 难点：各种测试方法的电学原理。 实验课内容 电阻应变测量实验：包括1）应变片的选择和粘贴；2）应变仪的使用；3）半全桥路测量等强度梁的应变。 第四章 结构试验的数据采集和测量仪器 教学要求 1．熟练掌握测试方法的分类，主要技术指标的概念，测试系统的标定原则。 2．熟练掌握电阻应变测量方法，振弦式应变计的原理和使用方法。 3．熟练掌握差动变压器式位移计的原理和使用方法，熟练掌握电子百分表的使用方法。 4．熟练掌握荷重传感器和裂缝的测量的基本原理和使用方法。 5．掌握手持式应变仪的使用方法，光纤应变测量，角位移传感器，光学方法，振动参数的测量仪器; 6．实验课的内容必须完成。 4.1 概述 数据采集：用多种仪器和装置测量结构试验中的输入（作用）和输出（效应、响应）数据。 结构试验数据采集的发展过程： ? 人工测量、人工记录：直尺、秤等 ? 仪器测量、人工记录：YJ-5应变仪等 ? 仪器测量、仪器记录：传感器+ X-Y记录仪等 ? 数据采集系统：输力强数据采集系统等。 4.1 概述 数据采集系统 4.1 概述 结构静力试验：主要测量局部纤维应变和整体变形，多使用复合式仪表。 结构动力试验：量测结构动力特征和动态反应，使用动态模拟仪器。 数据采集的仪器设备（按功能与使用情况分）：传感器、放大器、显示器、记录器、分析仪器等。 4.1 概述 测量仪器设备的主要技术性能指标： ? 刻度值（最小分度值）：指示或显示装置所能指示的最小量测值。 ? 量 程：仪器可以测量的最大范围。 ? 灵敏度：仪器对被测物理量变化的反应能力。 ? 分辨率：测量被测物理量最小变化值的能力。 ? 线性度：仪器校准曲线对理想拟合直线的接近程度。 ? 稳定性：规定时间内保持示值与特性参数不变的能力。 ? 重复性：重复测试同一数值时保持示值一致的能力。 ? 频率响应：动测仪器输出信号随输入信号变化的特性。 4.1 概述 结构试验对仪器设备的使用要求： ? 自重轻、尺寸小，不影响结构工作与受力； ? 合适的灵敏度和量程； ? 安装使用方便，稳定性和重复性好； ? 价廉耐用，可重复使用，安全可靠，维修容易； ? 多功能，多用途，适应多方面需要。 数据采集应遵循同时性和客观性原则。 为确定仪器设备的灵敏度和精确度、确定试验数据的误差，应在试验前后对仪器设备进行标定。 4.2 传感器 4.2.1 基本原理 机械式传感器：利用机械原理进行工作，包括感受机构、转换机械、显示装置和附属装置四部分。 电测传感器：利用某种特殊材料的电学性能、或某种装置的电学原理，把所需测量的非电物理量变化转换成电量变化，主要包括感受部分、转换部分、传输部分和附属装置四部分。 其他传感器：包括红外线传感器、激光传感器、光纤传感器和超声波传感器等。 4.2 传感器 4.2.2 电阻应变计 工作原理：利用某种金属丝导体的“应变电阻效应”。 构造组成： ? 引出线 ? 覆盖层 ? 电阻栅 ? 基底材料 4.2 传感器 4.2.2 电阻应变计 4.2 传感器 4.2.2 电阻应变计 电阻应变计的特点：灵敏度高，应变片尺寸小（应力集中区密集贴片），质量轻，粘贴牢固，适用于高、低温环境（-50℃～100℃）。 主要技术指标: ? 电阻值R：120Ω。 ? 标距l：即电阻栅的有效长度。钢筋片2×1、3×2等，砼片80×4、100×5等（大于4倍最大粗骨料粒径，还与应变梯度有关）。 ? 灵敏度系数K：即单位应变引起应变计的电阻变化。应与应变仪的灵敏度系数设置相协调。 4.2 传感器 4.2.2 电阻应变计 电阻应变仪的分类: ? 按电阻栅的种类分：丝绕式、短接式、箔式、半导体式、焊接式； ? 按电阻栅的形状分：单向应变片、应变花（双向