VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)使用說明

本使用說明*適用于本公司生產(chǎn)的VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)，型號(hào)為VWS-10F。

遵循標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 3408.2-2008 《大壩監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)變計(jì)》

GB/T 15406-2007 《巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》

GB/T 24105-2009 《巖土工程儀器基本環(huán)境試驗(yàn)條件及方法》

GB/T 13606-2007 《巖土工程儀器 振弦式傳感器通用技術(shù)條件》

SL 530-2012 《大壩安全檢測(cè)儀器檢驗(yàn)測(cè)試規(guī)程》

DL/T 1271-2013 《鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器鑒定技術(shù)規(guī)程》

GB/T21029-2007《巖土工程儀器系列型譜》

。。。。。。

1用途

VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)適用于長(zhǎng)期布設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它結(jié)構(gòu)物的表面，測(cè)量結(jié)構(gòu)物表面的應(yīng)變量，并可同步測(cè)量布設(shè)點(diǎn)的溫度。

振弦式表面應(yīng)變計(jì)彈性模量小，與被測(cè)結(jié)構(gòu)物的隨動(dòng)性好，測(cè)量中不會(huì)干擾原應(yīng)力場(chǎng)，包含式設(shè)計(jì),全不銹鋼結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)單使用可靠，并可回收重復(fù)使用。振弦式表面應(yīng)變計(jì)具有智能識(shí)別功能。

2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

注：頻率模數(shù)F=Hz²×10^-3

3結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1結(jié)構(gòu)

VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)由應(yīng)變計(jì)、安裝夾具、觀測(cè)電纜等組成。

3.2工作原理

當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形，將帶動(dòng)表面應(yīng)變計(jì)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)出結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量。同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。

3.3計(jì)算方法

a) 當(dāng)外界溫度恒定表面應(yīng)變計(jì)*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：ε—表面應(yīng)變計(jì)的測(cè)量值，單位為10^-6；

k—表面應(yīng)變計(jì)的測(cè)量靈敏度，單位為10^-6/F；

     △F—表面應(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—表面應(yīng)變計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為F；

       F₀—表面應(yīng)變計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。

b) 當(dāng)表面應(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)，表面應(yīng)變計(jì)有輸出量△F′，這個(gè)輸出量是由溫度變化而造成的，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)給以扣除。

實(shí)驗(yàn)可知△F′與△T具有如下線性關(guān)系：

                       ε′= k×△F′+ b×△T = 0

                     k△F′= - b×△T

                      △T = T - T₀

式中：b—表面應(yīng)變計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為10^-6/℃；

    △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) 布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物或其它結(jié)構(gòu)物表面的表面應(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)為表面應(yīng)變計(jì)的溫度修正系數(shù)與結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)之差，因此表面應(yīng)變計(jì)一般計(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^-6；

       α—被測(cè)結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)，單位為10^-6／℃；

混凝土的線膨脹系數(shù)通常取值為：α≈8～12×10^-6/℃。

d) 表面應(yīng)變計(jì)的計(jì)算工程值乘以被測(cè)物的彈?？傻帽粶y(cè)物的應(yīng)力。

σ=(k×(F-F?) + (b-α)×(T-T?))×E

4埋設(shè)與安裝(圖2）

表面應(yīng)變計(jì)的安裝分為兩步完成，步安裝夾具，第二步安裝表面應(yīng)變計(jì)。

（圖2）表面應(yīng)變計(jì)安裝示意圖

4.1安裝夾具

4.1.1 膨脹螺栓固定表面應(yīng)變計(jì)，先將配好對(duì)的夾具裝上試棒，裝好后兩夾具的底面應(yīng)在同一平面上，兩夾具上的緊固螺釘孔距應(yīng)為100mm(儀器標(biāo)距)。利用夾具安裝板上的4個(gè)孔，在儀器需要安裝的位置畫點(diǎn)、打孔、安裝膨脹螺栓，將裝有試棒的夾具組用膨脹螺栓固定上，既完成儀器夾具的安裝。

4.1.2膠粘固定表面應(yīng)變計(jì)，先將被測(cè)結(jié)構(gòu)物安裝儀器部位整平打毛，將裝有試棒的夾具底部的中間(在同一平面上)涂上AB膠(快干環(huán)氧樹脂膠)，再沿夾具四周涂上502快干膠，隨即粘貼在整平打毛部位，壓緊2分鐘左右即可松手，10分鐘左右即可粘貼牢固。

4.2安裝表面應(yīng)變計(jì)

夾具固定后，輕輕拆下安裝試棒，將表面應(yīng)變計(jì)從夾具的一端放入，直到表面應(yīng)變計(jì)各端面與夾具外邊沿平齊。

表面應(yīng)變計(jì)安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)要求調(diào)整測(cè)量范圍(調(diào)整初始值），方法是：在表面應(yīng)變計(jì)的前法蘭端有一個(gè)螺紋孔，用配套拉桿進(jìn)行拉、壓調(diào)整。調(diào)整時(shí)先將有電纜一端的緊固螺釘擰緊，讀數(shù)儀連接上表面應(yīng)變計(jì)，利用拉桿進(jìn)行拉或壓調(diào)整，調(diào)整范圍合適后將夾具另一端的緊固螺釘擰緊，并卸下調(diào)整拉桿(圖2)。

如現(xiàn)場(chǎng)需要的可安裝保護(hù)罩，同時(shí)將電纜按設(shè)計(jì)走向固定好，注意保護(hù)儀器的引出電纜。

4.3選取基準(zhǔn)值

表面應(yīng)變計(jì)的測(cè)量值為實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，所以基準(zhǔn)值選取的準(zhǔn)確與否，將直接影響到測(cè)值的準(zhǔn)確性。

在外荷載變動(dòng)不大選取相同時(shí)間、穩(wěn)定氣溫的3次相近的讀數(shù)，經(jīng)平均后做為基準(zhǔn)值，表面應(yīng)變計(jì)安裝在混凝土中應(yīng)選取水化熱過后的測(cè)值?；鶞?zhǔn)值選定后應(yīng)做好記錄，作為計(jì)算的基準(zhǔn)值。

為使基準(zhǔn)值取的更準(zhǔn)確，可將以上操作重復(fù)進(jìn)行兩次，如果兩次測(cè)值基本相同(誤差≤0.5％F.S)，則證明基準(zhǔn)值取值正確。

表面應(yīng)變計(jì)的測(cè)量值出現(xiàn)偏差時(shí)，可用以上方法重新校準(zhǔn)基準(zhǔn)值。

5測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量表面應(yīng)變計(jì)用VW-102A型讀數(shù)儀，將測(cè)量線一頭連接讀數(shù)儀，測(cè)量線另一頭的各色夾子對(duì)應(yīng)連接表面應(yīng)變計(jì)的輸出電纜， 黑、紅測(cè)頻率，白、綠測(cè)溫度。表面應(yīng)變計(jì)內(nèi)附有智能識(shí)別芯片，其內(nèi)存貯有該表面應(yīng)變計(jì)的編號(hào)、標(biāo)定系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測(cè)量時(shí)會(huì)自動(dòng)將識(shí)別信息讀出，順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計(jì)算機(jī)，方便快速統(tǒng)計(jì)計(jì)算及查詢，使測(cè)量工作實(shí)現(xiàn)人工智能無(wú)紙化操作。

工程現(xiàn)場(chǎng)多支表面應(yīng)變計(jì)電纜被意外挖斷，*用讀數(shù)儀測(cè)量一遍，就可自動(dòng)識(shí)別出每支表面應(yīng)變計(jì)所對(duì)應(yīng)的編號(hào)及身份信息。

6 表面應(yīng)變計(jì)故障檢查

當(dāng)表面應(yīng)變計(jì)測(cè)量出現(xiàn)故障時(shí)，可用萬(wàn)用表檢查表面應(yīng)變計(jì)電纜芯線間的電阻值，其正常狀況紅、黑芯線電阻值通常為300Ω左右；綠、白芯線電阻值在溫度25℃時(shí)應(yīng)為3kΩ左右；紅、黑線對(duì)綠、白線或?qū)ζ帘尉€(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥50MΩ(測(cè)量絕緣電阻時(shí)可使用100V 直流兆歐表，萬(wàn)用表測(cè)量絕緣電阻應(yīng)用MΩ檔，其值應(yīng)為無(wú)窮大∞)。

7 電纜故障檢查

表面應(yīng)變計(jì)電纜接長(zhǎng)用型號(hào)為YSPT－4水工**觀測(cè)電纜，其電纜電阻值約為45Ω/km左右。

7.1 用萬(wàn)用表測(cè)量(黑、紅芯線)的電阻值：正常情況為300Ω左右，再加上電纜的電阻值。

a) 如果電阻測(cè)值正常，可能儀器損壞或進(jìn)水；

b) 如果電阻測(cè)值非常大或無(wú)窮大，電纜或接頭斷路；

c) 如果電阻測(cè)值非常小，電纜或接頭短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量不出頻率值。

7.2 用萬(wàn)用表測(cè)量(白、綠芯線)的電阻值：正常情況在溫度25℃時(shí)應(yīng)為3kΩ左右，再加上電纜的電阻值。

a) 如果電阻測(cè)值正常，請(qǐng)檢查讀數(shù)儀及其測(cè)量連接線；

b) 如果電阻測(cè)值非常大或無(wú)窮大，電纜或接頭斷路；

c) 如果電阻測(cè)值非常小，電纜或接頭短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量不出溫度值。

7.3 用100V 直流兆歐表或萬(wàn)用表測(cè)量表面應(yīng)變計(jì)電纜芯線(紅、黑線對(duì)地線，白、綠線對(duì)地線，紅、黑線對(duì)白、綠線)的電阻值，其測(cè)值如果很小﹤5MΩ，可能電纜接頭進(jìn)水短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量正常，MCU-32型分布式模塊自動(dòng)測(cè)量單元測(cè)量頻率值可能會(huì)引起測(cè)值不穩(wěn)，測(cè)量溫度值將比正常值偏低10～20℃左右。

8 讀數(shù)儀測(cè)值不穩(wěn)

a) 將屏蔽線并接到讀數(shù)儀測(cè)量線的黑線夾子上；

b) 可能電纜接頭處進(jìn)水，將其剪掉，重新連接；

c) 確定表面應(yīng)變計(jì)的頻率范圍，正確選擇讀數(shù)儀的激勵(lì)類型；

d) 確定表面應(yīng)變計(jì)的溫度電阻基值，正確選擇讀數(shù)儀的電阻基值；

e) 檢查附近是否有干擾源，如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、天線或交流動(dòng)力電纜，遠(yuǎn)離上述干擾源。

9 注意事項(xiàng)

表面應(yīng)變計(jì)安裝就位前、后應(yīng)及時(shí)測(cè)量頻率和溫度值，根據(jù)表面應(yīng)變計(jì)編號(hào)和設(shè)計(jì)編號(hào)作好記錄并存檔，特別注意保護(hù)表面應(yīng)變計(jì)信號(hào)引出電纜。

10驗(yàn)收與保管

用戶開箱驗(yàn)收儀器，應(yīng)先檢查儀器的數(shù)量(包括附件)及出廠檢驗(yàn)合格證等是否與裝箱清單相符。開箱后每支儀器應(yīng)先用100V兆歐表量測(cè)電路與密封殼體之間的絕緣電阻，其測(cè)值應(yīng)滿足絕緣電阻規(guī)定要求。驗(yàn)收時(shí)每支儀器應(yīng)用讀數(shù)儀測(cè)量，檢查儀器是否正常。

儀器應(yīng)保管在干燥、通風(fēng)的房間中。

11附言

VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)自出廠之日起壹年內(nèi)，如性能低于技術(shù)條件要求且系屬產(chǎn)品質(zhì)量問題，本公司負(fù)責(zé)免費(fèi)維修或更換(若因現(xiàn)場(chǎng)防雷系統(tǒng)不完善遭遇強(qiáng)雷電等不可抗力所造成的損壞不在其例）。

附件： VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)安裝指南

1 VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)零部件圖

2 VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)總圖

3 夾具、試棒的使用方法

步：利用配備的內(nèi)六角扳手松開夾具上的M6螺栓(見圖1)；

第二步：將夾具穿在試棒上，分別放在試棒的兩端(見圖2)；

第三步：將一個(gè)夾具外端面緊靠試棒凸緣，另一夾具外端面與試棒圓端面平齊，放在同一平面上分別擰緊兩個(gè)夾具的M6內(nèi)六角螺栓，使兩夾具和試棒成為一體(見圖3)。

4 拉手的使用方法

步：表面應(yīng)變計(jì)安裝完成后，如需調(diào)整初始讀數(shù)，將拉手安裝在表面應(yīng)變計(jì)上(M6螺紋連接，如上圖所示)；

第二步：松開表面應(yīng)變計(jì)安裝拉手一端夾具的M6螺栓，拉或推應(yīng)變計(jì)使其初始讀數(shù)達(dá)到要求后，鎖緊M6螺栓(見上圖)；

第三步：取下拉手。

5 VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)安裝步驟

步：在被測(cè)構(gòu)件安裝位置打毛表面，將裝好試棒的夾具底面涂速干膠(如AB膠)粘貼在安裝位置，用手按緊待膠干后松手；

第二步:松開兩夾具M(jìn)6螺栓，取下試棒；然后將表面應(yīng)變計(jì)穿在固定好的夾具上，當(dāng)表面應(yīng)變計(jì)的圓端面與夾具外端面平齊后擰緊夾具M(jìn)6螺栓；如需要調(diào)整表面應(yīng)變計(jì)初始讀數(shù)時(shí)，請(qǐng)安裝拉手，調(diào)整初始讀數(shù)，完成后鎖緊螺栓；

第三步：取下拉手，合理敷設(shè)和保護(hù)觀測(cè)電纜，讀取讀數(shù)記錄在案。

6 VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)觀測(cè)電纜芯線定義表

本使用說明由南京峟思工程儀器有限公司編制  

 使用說明中的型號(hào)、參數(shù)、公式、文字如遇有修改，恕不另行通告，謹(jǐn)請(qǐng)以**版本為準(zhǔn)。