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
42页1、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,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,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,第四章 结构试验的数据采集和测
2、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。,第四章,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。,第四章,4.1 概述,数据采集系统,感受部分,放大部分,分析仪器,显示记录部分,传感器,放大器,显示器、记录仪,计算机、程序,第四章,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)
3、:传感器、放大器、显示器、记录器、分析仪器等。,第四章,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。,第四章,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。,第四章,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
4、、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。,第四章,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,第四章,4.2 传感器,4.2.2 电阻应变计,第四章,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(-50100)。 主要技术指标: 电阻值R:120。 标距l:即电阻栅的有效长度。钢筋片21、32等,砼片804、1005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。,第四章,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、三向); 按基底材料分:纸基、胶基;
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