用中，英文介紹種用振弦來行測(cè)量的應(yīng)變傳感器，其zui大的優(yōu)點(diǎn)是傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號(hào)，所有非常方便計(jì)算機(jī)處理或代手段的電路調(diào)理。
結(jié)構(gòu)及工作原理
結(jié)構(gòu)
vws型振弦式應(yīng)變計(jì)由前后端座、不銹鋼護(hù)管、信號(hào)傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。
工作原理
當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)變計(jì)同步感受變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率。電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)變量。同時(shí)可同步測(cè)出埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。
計(jì)算方法
a)當(dāng)外界溫度恒定應(yīng)變計(jì)僅受到軸向變形時(shí)，其應(yīng)變量ε與輸出的頻率模數(shù)△f具有如下線性關(guān)系：
ε= k△f
△f = f - f0
式中： k — 應(yīng)變計(jì)的測(cè)量靈敏度，單位為/f；
△f — 應(yīng)變計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為f；
f — 應(yīng)變計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為f；
f0 — 應(yīng)變計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為f。
b)當(dāng)應(yīng)變計(jì)不受外力作用時(shí)(儀器兩端標(biāo)距不變)，而溫度增加△t時(shí)，應(yīng)變計(jì)有個(gè)輸出量△f´，這個(gè)輸出量?jī)H僅是由溫度變化而成的，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)給以扣除。
實(shí)驗(yàn)可知△f´與△t具有下列線性關(guān)系：
ε´= b△f´+ b△t = 0
k△f´= -b△t
△t = t - t0
式中： b — 應(yīng)變計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為10/℃；
△t — 溫度實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為℃；
t — 溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為℃；
t0 — 溫度的基準(zhǔn)值，單位為℃。
c)埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物中的應(yīng)變計(jì)，受到的是變形和溫度的雙重作用，此時(shí)的溫度修正系數(shù)應(yīng)為應(yīng)變計(jì)的溫度修正系數(shù)與被測(cè)結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)之差，因此應(yīng)變計(jì)般計(jì)算公式為：
εm = k△f + b′△t = k (f - f0)+ (b -α)(t - t0)
式中：εm — 被測(cè)結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量，單位為10；
α— 被測(cè)結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)，單位為10/℃。