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振弦式應變計的結構及作原理

時間:2018/3/22閱讀:4649
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用中,英文介紹種用振弦來行測量的應變傳感器,其zui大的優(yōu)點是傳感器結構簡單,作可靠,輸出信號為標準的頻率信號,所有非常方便計算機處理或代手段的電路調理。

結構及作原理

結構

VWS型振弦式應變計由前后端座、不銹鋼護管、信號傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

作原理

當被測結構物內的應力發(fā)生變化時,應變計同步感受變形,變形通過前、后端座傳遞給振弦轉變成振弦應力的變化,從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率,頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置,即可測出被測結構物內的應變量。同時可同步測出埋設點的溫度值。

計算方法

a)當外界溫度恒定應變計僅受到軸向變形時,其應變量ε與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關系:

ε= k△F

△F = F - F0

式中: k — 應變計的測量靈敏度,單位為/F;

△F — 應變計實時測量值相對于基準值的變化量,單位為F;

F — 應變計的實時測量值,單位為F;

F0 — 應變計的基準值,單位為F。

b)當應變計不受外力作用時(儀器兩端標距不變),而溫度增加△T時,應變計有個輸出量△F´,這個輸出量僅僅是由溫度變化而成的,因此在計算時應給以扣除。

實驗可知△F´與△T具有下列線性關系:

ε´= b△F´+ b△T = 0

k△F´= -b△T

△T = T - T0

式中: b — 應變計的溫度修正系數(shù),單位為10/℃;

△T — 溫度實時測量值相對于基準值的變化量,單位為℃;

T — 溫度的實時測量值,單位為℃;

T0 — 溫度的基準值,單位為℃。

c)埋設在水結構物或其它混凝土結構物中的應變計,受到的是變形和溫度的雙重作用,此時的溫度修正系數(shù)應為應變計的溫度修正系數(shù)與被測結構物的線膨脹系數(shù)之差,因此應變計般計算公式為:

εm = k△F + b′△T = k (F - F0)+ (b -α)(T - T0)

式中:εm — 被測結構物的應變量,單位為10;

α— 被測結構物的線膨脹系數(shù),單位為10/℃。

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