(本科）3PPT 量测仪器与量测方法.pptx

3PPT 量测仪器与量测方法课程主讲人：土木工程结构试验与检测Testing and Inspection for Civil Engineering Structure 第三章 量测仪器与量测方法Chapter 3 Measuring instruments and methods 沈阳建筑大学土木工程学院量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY对土木工程结构构件及其组成材料进行试验、检测和检验工作所需用的各种位移、应变、应力、裂缝、温度，以及测距、测角、测高、测图、摄影等方面的仪器，统称为量测仪器。量测方法是指量测时所采用的量测原理、量测仪器和量测条件的综合，亦即获得量测结果的方式。土木工程结构量测的性能参数主要有外部作用（主要是外荷载及支座反力）和外部作用下的结构反应（如位移、应力、应变、裂缝、自振频率、振型、阻尼）等。这些量测数据的取得需要借助于直读仪表或数据采集系统。3.1 概述3.2 传感器电阻应变计 位移传感器 力传感器 测振传感器 温度传感器 光纤光栅传感器3.3 数据采集仪3.4 量测方法量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY数据采集系统数据采集系统可以进行结构、构件或组成材料的性能参数的数据采集、处理、分析、判断、报警、直读、绘图、储存、试验控制和人机对话等。由传感器、数据采集仪和计算机（控制器）三个部分组成，如图3.1 所示。3.1 概述3.2 传感器电阻应变计位移传感器力传感器测振传感器温度传感器光纤光栅传感器3.3 数据采集仪3.4 量测方法量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY传感器能感受到被测量对象的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。1.电阻应变计的构造和参数电阻应变计，又称电阻应变片，是电阻应变量测系统的感受元件。3.1 概述3.2 传感器电阻应变计 位移传感器力传感器测振传感器温度传感器光纤光栅传感器3.3 数据采集仪3.4 量测方法量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY2.电阻应变计的工作原理由物理学可知，金属电阻丝的电阻 R 与长度 l 和截面面积 A 有如下关系：式中，ρ—电阻率，Ω；l —电阻丝长度，m；A —电阻丝截面积，mm2 。3.1 概述3.2 传感器电阻应变计 位移传感器 力传感器 测振传感器 温度传感器光纤光栅传感器3.3 数据采集仪3.4 量测方法量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY位移传感器又称为线性传感器，是把位移转换为电量的传感器。在这种转换过程中有许多物理量（例如压力、流量、加速度等）常常需要先变换为位移，然后再将位移变换成电量。1.线位移传感器1）电阻应变式位移传感器电阻应变式位移传感器的测杆通过弹簧与固定在传感器内的悬臂梁相连（如图 3.5）， 在悬臂梁的根部粘贴电阻应变片。测杆移动时，带动弹簧使悬臂梁受力产生变形，通过电阻应变仪测量电阻应变片的应变变化，再转换为位移量。2）滑动电阻式位移传感器基本原理是将线位移的变化转换为传感器输出电阻的变化。与被测物体相连的弹簧片在滑动电阻上移动，使电阻 R 1 输出电压值发生变化，通过与 R 2 参考电压值比较，即可得到 R 1 输出电压的改变量。3.1 概述3.2 传感器电阻应变计 位移传感器 力传感器 测振传感器 温度传感器光纤光栅传感器3.3 数据采集仪3.4 量测方法量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY3）线性差动电感式位移传感器线性差动电感式位移传感器，简称为 LVDT，其构造如图 3.7 所示。LVDT 的工作原理是通过高频振荡器产生参考电磁场，当与被测物体相连的铁芯在两组感应线圈之间移动时，由于铁芯切割磁力线，改变了电磁场强度，感应线圈的输出电压随即发生变化。3.1 概述3.2 传感器电阻应变计 位移传感器 力传感器 测振传感器 温度传感器 光纤光栅传感器3.3 数据采集仪3.4 量测方法量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY2.角位移传感器角位移传感器采用非接触式设计，在不使用诸如滑环、叶片、接触式游标、电刷等易磨损的活动部件的前提下仍可保证测量精度,如图3.8 和图 3.9 所示。3.1 概述3.2 传感器电阻应变计 位移传感器 力传感器 测振传感器 温度传感器 光纤光栅传感器3.3 数据采集仪3.4 量测方法量测仪器与量测方法3SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY电阻应变式力传感器是目前应用最广泛的一种测力仪器。它是利用安装在力传感