表面应变计

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     表面应变计、SWS-10F型振弦式表面应变计

产品用途    

    SWS-10F型振弦式表面应变计适用于长期布设在水工结构物或其它结构物的表面，测量结构物表面的应变量，并可同步测量布设点的温度。

    SWS-10F型振弦式表面应变计弹性模量小，与被测结构物的随动性好，测量中不会干扰原应力场，包含式设计,全不锈钢结构，安装简单使用可靠，并可回收重复使用。振弦式表面应变计具有智能识别功能。

产品实物图片

产品规格及主要技术参数

注：模数（F）=频率（HZ^2）×10^-3；

产品结构及工作原理

    产品结构：SWS-10F型振弦式表面应变计由应变计、安装夹具、观测电缆等组成。

    工作原理：当被测结构物发生变形，将带动表面应变计变形，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，即可测出结构物的应变量。同步测量埋设点的温度值。

埋设与安装

    SWS-10F型振弦式表面应变计的安装分为两步完成，第一步安装夹具，第二步安装表面应变计。

    1）安装夹具

    膨胀螺栓固定表面应变计，先将配好对的夹具装上试棒，装好后两夹具的底面应在同一平面上，两夹具上的紧固螺钉孔距应为100mm(仪器标距)。利用夹具安装板上的4个孔，在仪器需要安装的位置画点、打孔、安装膨胀螺栓，将装有试棒的夹具组用膨胀螺栓固定上，既完成仪器夹具的安装。

    胶粘固定表面应变计，先将被测结构物安装仪器部位整平打毛，将装有试棒的夹具底部的中间(在同一平面上)涂上AB胶(快干环氧树脂胶)，再沿夹具四周涂上502快干胶，随即粘贴在整平打毛部位，压紧2分钟左右即可松手，10分钟左右即可粘贴牢固。

   注：利用配备的内六角扳手松开夹具上的M6螺栓。

    2）安装表面应变计

    夹具固定后，轻轻拆下安装试棒，将表面应变计从夹具的一端放入，直到表面应变计各端面与夹具外边沿平齐。

     注：将夹具穿在试棒上，分别放在试棒的两端。

3）装配仪器 

   SWS-10F型振弦式表面应变计安装时应根据要求调整测量范围(调整初始值），方法是：在表面应变计的前法兰端有一个螺纹孔，用配套拉杆进行拉、压调整。调整时先将有电缆一端的紧固螺钉拧紧，读数仪连接上表面应变计，利用拉杆进行拉或压调整，调整范围合适后将夹具另一端的紧固螺钉拧紧，并卸下调整拉杆。

注：将一个夹具外端面紧靠试棒凸缘，另一夹具外端面与试棒圆端面平齐，放在同一平面上分别拧紧两个夹具的M6内六角螺栓，使两夹具和试棒成为一体。

    A、表面应变计安装完成后，如需调整初始读数，将拉手安装在表面应变计上；

    B、松开表面应变计安装拉手一端夹具的M6螺栓，拉或推应变计使其初始读数达到要求后，锁紧M6螺栓；

    C、取下拉手。

    4）如现场需要的可安装保护罩，同时将电缆按设计走向固定好，注意保护仪器的引出电缆。

测量数据方法

    SWS-10F型振弦式表面应变计测量用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应变计的输出电缆，黑、红为电源端，白、绿为测量端。

    SWS-10F型振弦式表面应变计测量用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，-）。

    SWS-10F型振弦式表面应变计测量用MCU-32X系列分步式模块化自动测量单元，接入芯线按485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，-）。

    SWS-10F型振弦式表面应变计观测电缆（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。

选择基准值

    SWS-10F型振弦式表面应变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，表面应变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。

    SWS-10F型振弦式表面应变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) 当外界温度恒定表面应变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—表面应变计的测量值，单位为10^-6；

               k—表面应变计的测量灵敏度，单位为10^-6/F；

             △F—表面应变计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；

               F—表面应变计的实时测量值，单位为F；

             F0—表面应变计的基准值，单位为F。

    2) 当表面应变计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T时，表面应变计有输出量△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具有如下线性关系：

    ε´= k×△F´+ b×△T = 0

    k△F´= - b×△T

    △T = T - T0

    式中：b—表面应变计的温度修正系数，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) 布设在混凝土结构物或其它结构物表面的表面应变计，受到的是变形和温度的双重作用，此时的温度修正系数为表面应变计的温度修正系数与结构物的线膨胀系数之差，因此表面应变计一般计算公式为：

     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/℃。

    4) 表面应变计的计算工程值乘以被测物的弹模可得被测物的应力。

     σ=(k×(F-F₀) + (b-α)×(T-T₀))×E  

     式中：α—被测结构物的线膨胀系数，单位为10^-6／℃；

               b—表面应变计的温度修正系数，单位为10^-6/℃；

               K，F，F₀，T，T₀——同上公式说明。

               E—被测物弹模（具体可咨询13990298835葛南水利监测人）

    注：钢弦的膨胀系数12.2με/℃，混凝土温度膨胀系数10.4με/℃ 。钢模弹模206000mpa×10-6/℃，混凝土弹模3.00×10⁴N/mm²。

---------   SWS-10F型振弦式表面应变计由四川葛南仪器有限公司生产

      产品生产遵循标准：

     GB/T 3408.2-2008《大坝监测仪器应变计》

     GB/T 15406-2007《岩士工程仪器基本参数及通用技术条件》

     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 《岩土工程仪器 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/T 1271-2013《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》        

       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。

安全监测仪器术语定义（振弦式传感器术语定义）

 延伸电缆故障检查及注意事项

    应变计电缆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450～900Ω左右，再加上电缆的电阻值。

    （A）如果电阻测值正常，可能渗压计损坏或进水；（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渗压计电缆芯线(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）确定应变计的频率范围，正确选择激励类型；

（D）确定应变计的温度电阻基值，正确选择电阻基值；

（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。