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振弦式无应力计、振弦式无应力桶传感器
产品用途
SWW型振弦式无应力计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物内，测量结构物内部混凝土自身体积变化的应变量，并可同步测量埋设点的温度。
SWW型振弦式无应力计由应变计和无应力桶组成，振弦式无应力计具有参数识别功能。
SWW型振弦式无应力计应变计传感器为全不锈钢结构；无应力桶是用铁板制做的双层(夹层8～10mm)有底无盖的圆形桶或截头锥形桶，产品尺寸：无应力桶大口直径φ220mm，小口直径φ110mm，H=320mm。
产品实物图片
产品规格及主要技术参数
规格型号 | SWW-10 | SWW-15 |
尺寸参数 | 标距 L | 100mm | 150mm |
有效直径d | 22mm | 22mm |
端部直径D | 33mm | 33mm |
性能参数 | 应变测量范围 | 拉伸με | 1500 | 压缩με | 1500 |
灵敏度k | ≤0.5με |
拟合精度 | ≈0.1%F.S/0.5%F.S |
测温范围 | -40℃～+80℃ |
灵敏度 | ±0.1℃ |
测温精度 | ±0.5℃ |
修正系数b | ≈13με／℃ |
弹性模量 Eg | 300MPa～800MPa |
耐水压 | ≥1MPa |
注：频率模数F=Hz^2×10^-3
产品结构及工作原理
产品结构：SWW型振弦式无应力计由无应力计、无应力桶组成。无应力桶是用铁板制做的双层(夹层8～10mm)有底无盖的圆形桶或截头锥形桶，该桶用来隔离桶内混凝土中的应变计不受外荷载的影响，但能测量由于桶内混凝土的自生体积变化而引起的应变量。
工作原理：当被测结构物内部的应力发生变化时，无应力计同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部混凝土自身体积变化的应变量。同步测量埋设点的温度值。
埋设与安装
1）设备准备
先检查SWW型振弦式无应力计是否完好，将应变计连接读数仪，用手握住应变计两头的凸圆，轻轻在两端拉或压看读数仪测值是否正常。当确认应变计完好后，将应变计电缆一头向上装在无应力桶的中间，用无应力桶上附带的铁丝梆扎牢靠，应变计在无应力桶中上下、左右都应居中。
SWW型振弦式无应力计就位后即向桶内灌满混凝土, 人工振捣密实， 混凝土应为无应力计将安装部位的同标号混凝土及配比。无应力计浇灌混凝土应在埋设前的48小时完成，以使无应力计在埋设时已经初凝, 使无应力计就位后混凝土浇灌的冲击力对其影响甚小。
2）安装埋设
埋设时，无应力计桶的开口向下或向上摆放(视被测要求而定)，四周浇筑混凝土。在埋设区安放保护标记，直到混凝土凝固后才能撤除，以防无应力计人为扰动。
SWW型振弦式无应力计埋设就位后应及时测读仪器，根据仪器编号和设计编号作好记录并存档，严格保护好仪器的引出电缆。
第一步：提前48小时以上预浇筑，利用无应力桶内的两组铁丝，将应变计悬空栓牢在桶内中心位置；观测电缆引出桶外。
第二步：将准备好的与浇筑大体积混凝土同标号(相同配比，剔除大骨料)的混凝土灌满无应力桶内腔，浇灌时逐级人工捣实。
第三步：浇灌好的无应力计，桶内混凝土凝固48小时后才能埋设在大体积混凝土中。
测量数据方法
SWW型振弦式无应力计测量用SW-102型振弦式读数仪或GN-106型全功能读数仪，将测量电缆一头连接读数仪，
将另一头各色夹子对应连接上测缝计的输出电缆，黑、红为电源端，白、绿为测量端。
SWW型振弦式无应力计测量用MCU-1X系列自动化采集设备，接入芯线按振弦传感器信号接入；MCU端子接线
柱1（频率 红，+）、2（频率 黑，-）、3（地）、4（温度 绿，+）、5（温度 白，-）。
SWW型振弦式无应力计测量用MCU-32X系列分步式模块化自动测量单元，接入芯线按振弦信号接入；MCU端子
接线柱1（温度 绿，+）、2（温度 白，-）（黑，-）、3（地）、4（频率 红，+）、5（频率 黑，-）。
SWW型振弦式无应力计观测电缆（五芯水工双护套屏蔽线）与读数仪连接；传感器芯线的红（+）、黑（-）芯
线为频率，激励电压≤5V；白（A）、绿（B）为温度，电阻3K信号输出。
SW-102B型振弦式读数仪（测量SWS-10）
SW-102B型振弦式读数仪（测量SWS-15）
SW-102型振弦式读数仪（测量SWS-10）
SW-102型振弦式读数仪（测量SWS-15）
gn-106型全功能读数仪（测量SWS-10）
gn-106型全功能读数仪（测量SWS-15）
MCU-X型自动化测量设备接线示意图
MCU-M型分步式自动化测量单元接线示意图
选取基准值
SWW型振弦式无应力计的测量值为实时测量值相对于基准值的变化量，所以基准值选取的准确与否，将直接影响到测值的准确性。
在外荷载变动不大选取相同时间、稳定气温的3次相近的读数，经平均后做为基准值，无应力计安装在混凝土中应选取水化热过后的测值。基准值选定后应做好记录，作为计算的基准值。
为使基准值取的更准确，可将以上操作重复进行两次，如果两次测值基本相同(误差≤0.5％F.S)，则证明基准值取值正确。
SWW型振弦式无应力计的测量值出现偏差时，可用以上方法重新校准基准值。
计算方法
1) 当外界温度恒定无应力计仅受到轴向变形时，其应变量ε与输出的频率模数△F具有如下线性关系：
ε= k×△F
△F = F - F0
式中：ε—无应力计的测量值，单位为10-6；
k—无应力计的测量灵敏度，单位为10-6/F；
△F—无应力计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；
F—无应力计的实时测量值，单位为F；
F0—无应力计的基准值，单位为F。
2) 当无应力计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T时，无应力计有输出量△F´，这个输出量是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。
实验可知△F´与△T具有下列线性关系：
ε´=K×△F´+ b×△T = 0
k△F´= -b×△T
△T = T - T0
式中：b—无应力计的温度修正系数，单位为10-6/℃；
△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；
T—温度的实时测量值，单位为℃；
T0—温度的基准值，单位为℃。
3) 埋设在水工结构物或其它混凝土结构物中的无应力计，受到的是变形和温度的双重作用，此时的温度修正系数为无应力计的温度修正系数与被测结构物的线膨胀系数之差，因此无应力计一般计算公式为：
εm= k×△F + b′×△T = k×(F - F0)+(b -α)×(T - T0)
式中：εm—被测结构物的应变量，单位为10-6；
α—被测结构物的线膨胀系数，单位为10-6／℃；
混凝土的线膨胀系数通常取值为：α≈8～12×10-6/℃。
四川葛南“大坝云”监测软件接入振弦式无应力计方法和软件设置注意事项
（1）脱空计软件设置需要注意k值符号；
（2）脱空计软件工程值按长度，单位为mm/cm/m。
（3）软件运行及设置部分图片展示。
具体应用参考http://www.gnsy.com/page8?product_id=512 大坝云监测软件接入振弦式渗压计方法和软件设置注意事项。
--------- SWDS型振弦式无应力计由四川葛南仪器有限公司生产
产品生产遵循标准：
GB/T 3410.2-2008《大坝监测仪器 应变计 第2部分：振弦式应变计》
GB/T 24105-2009《岩士工程仪器基本环境试验条件及方法》
GB/T 13606-2007《岩十工程仪器 振弦式传感器通用技术条件》
SL 530-2012《大坝安全检测仪器检验测试规程》
DL/T1271-2013《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》
GB/T21029-2007《岩土工程仪器系列型谱》
GB/T 15406-2007《岩士工程仪器基本参数及通用技术条件》
大坝及岩土工程安全监测技术服务：
由葛南水利监测人13990298835提供（设计参考/现场安装/施工及运行期）相关技术咨询服务。
配套线缆
安全监测仪器术语定义（振弦式传感器术语定义）
| 频率模数 | 振弦式传感器的测量单位之一，为输出信号频率平方的千分之一(f2/1000)，以kHz2表示。 |
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| 分辨力 | 在测量范围内，振弦式传感器所能感测的被测量的最小变化值，以满量程输出百分比表示。 |
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| 起始值 | 仪器在现场零荷载下的测值。 |
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| 初始值 | 仪器安装后，在既定荷载下，安装影响消除后的测值。 |
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| 基准值 | 相对于荷载条件的计算起点的测值. |
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| 非线性度 | 振弦式传感器正、反行程实际平均特性曲线相对于参比直线的最人偏差，用满量程输出的百分比来表示。 | 国标≤2.0%F.S；SL≤1.0%F.S |
| 不重复度 | 振弦式传感器在一段时间间隔内，在相同的工作条件下，输入量从同一方向作满量程变化，多次趋近并到达同一校准点时所测量的一组输出量之间的分散程度，以满量程输出百分比表示。 | 国标≤0.5%F.S；SL≤0.50%F.S
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| 滞后 | 振弦式传感器在输入量作满量程变化时一输入量，传感器的正、反行程输出量的最大偏差，以满量程输出百分比表示。 | 国标≤1.0%F.S；SL≤1.0%F.S |
| 综合误差 | 振弦式传感器进程平均校准曲线和回程平均校准曲线二者与工作直线的最大偏差，用满星程输出的百分比来表示:该误差是反映振弦式传感器的综合性能指标。 | 国标≤2.5%F.S；SL≤1.5%F.s |
| 满量程 | 仪器标称范围两极限之差的模，以FS表示。例如，对从-10v~+10v的标称范围，其量程为20V。振弦式传感器工作特性所决定的最大输出频率的平方和最小输出频率的平方的代数差。以频率模数(f2/1000)为输出量的振弦式传感器，其满量程输出可表征为其最大输出频率模数和最小输出频率模数的代数差。 |
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| 无应力计 | F.S表示满量程输出；超量程为允许额定测量范围1.5倍内。 F为模数表示，HZ为频率表示；F=（HZ^2）/1000； 例：4593.7F=2143.3^2HZ/1000 |
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无应力计故障检查
正常情况下：无应力计频率芯线（红/黑）之间正常300多欧姆，温度芯线（绿/白）之间测出阻值查表可以得出温
度；红、黑、绿、白分别对地之间正常绝缘20兆欧姆以上，红、黑分别对绿、白之间正常绝缘20兆欧姆以上。
当无应力计测量出现故障时，可用万用表检查测缝计电缆芯线间的电阻值，正常状况红、黑芯线电阻值通常为
450～900Ω左右；绿、白芯线电阻值在温度25℃时应为3kΩ左右；红、黑线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电
阻值应﹥50MΩ(测量绝缘电阻时可使用100V 直流兆欧表，万用表测量绝缘电阻应用MΩ档，其值应为无穷大∞)。
延伸电缆故障检查及注意事项
无应力计接长用水工专用观测电缆，其电缆电阻值约为45Ω/km左右。
1）用读数仪临时检测：可用读数仪绿白（3K温度/电阻）测量渗压计红黑频率，测量时读数仪显示温度约
60~90℃；或用读数仪只测频率红黑，暂不测温度绿白。
2）用万用表测量(黑、红芯线)的电阻值：正常情况为300Ω左右，再加上电缆的电阻值。
（A） 如果电阻测值正常，可能仪器损坏或进水；（B）如果电阻测值非常大或无穷大，电缆或接头断路；
（C）如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。
出现（A）、（B）、（C）三种情况，读数仪测量不出频率值。
3）用万用表测量(白、绿芯线)的电阻值：正常情况在温度25℃时应为3kΩ左右，再加上电缆的电阻值。
（A）如果电阻测值正常，请检查读数仪及其测量连接线；（B）如果电阻测值非常大或无穷大，电缆或接头断路；
（C）如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。
出现（A）、（B）、（C）三种情况，读数仪测量不出温度值。
4）用100V 直流兆欧表或万用表测量基岩位移计电缆芯线(红、黑线对地线，白、绿线对地线，红、黑线对白、绿
线)的电阻值，其测值如果很小﹤5MΩ，可能电缆接头进水短路。
出现此类情况，采用读数仪测量正常；采用自动测量单元测量频率值可能会引起测值不稳或跳跃，测量温度值将比
正常值偏低10～20℃左右。
5）读数仪测值不稳
（A）将屏蔽线并接到读数仪测量线的黑线夹子上；
（B）可能电缆接头处进水，将其剪掉，重新连接；
（C）确定无应力计的频率范围，正确选择读数仪的激励类型；
（D）确定无应力计的温度电阻基值，正确选择读数仪的电阻基值；
（E）检查附近是否有干扰源，如电动机、发电机、天线或交流动力电缆，远离上述干扰源。
