VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計使用說明

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，型號為VWS-10F。

遵循標準

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

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 《大壩安全檢測儀器檢驗測試規(guī)程》

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

GB/T21029-2007《巖土工程儀器系列型譜》

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1用途

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

振弦式表面應(yīng)變計彈性模量小，與被測結(jié)構(gòu)物的隨動性好，測量中不會干擾原應(yīng)力場，包含式設(shè)計,全不銹鋼結(jié)構(gòu)，安裝簡單使用可靠，并可回收重復(fù)使用。振弦式表面應(yīng)變計具有智能識別功能。

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)變計由應(yīng)變計、安裝夾具、觀測電纜等組成。

3.2工作原理

當被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形，將帶動表面應(yīng)變計變形，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頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量。同步測量埋設(shè)點的溫度值。

3.3計算方法

a) 當外界溫度恒定表面應(yīng)變計*受到軸向變形時，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)變計的測量值，單位為10^-6；

k—表面應(yīng)變計的測量靈敏度，單位為10^-6/F；

     △F—表面應(yīng)變計實時測量值相對于基準值的變化量，單位為F；

       F—表面應(yīng)變計的實時測量值，單位為F；

       F₀—表面應(yīng)變計的基準值，單位為F。

b) 當表面應(yīng)變計不受外力作用時(儀器兩端標距不變)，而溫度增加△T時，表面應(yīng)變計有輸出量△F′，這個輸出量是由溫度變化而造成的，因此在計算時應(yīng)給以扣除。

實驗可知△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)變計的溫度修正系數(shù)，單位為10^-6/℃；

    △T—溫度實時測量值相對于基準值的變化量，單位為℃；

      T—溫度的實時測量值，單位為℃；

      T₀—溫度的基準值，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，受到的是變形和溫度的雙重作用，此時的溫度修正系數(shù)為表面應(yīng)變計的溫度修正系數(shù)與結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)之差，因此表面應(yīng)變計一般計算公式為：

                 εm = k×△F + b′×△T = k×(F - F₀) + (b-α)×(T - T₀)

式中：εm—被測結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量，單位為10^-6；

       α—被測結(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)變計的計算工程值乘以被測物的彈?？傻帽粶y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。

（圖2）表面應(yīng)變計安裝示意圖

4.1安裝夾具

4.1.1 膨脹螺栓固定表面應(yīng)變計，先將配好對的夾具裝上試棒，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(儀器標距)。利用夾具安裝板上的4個孔，在儀器需要安裝的位置畫點、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，先將被測結(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

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

表面應(yīng)變計安裝時應(yīng)根據(jù)要求調(diào)整測量范圍(調(diào)整初始值），方法是：在表面應(yīng)變計的前法蘭端有一個螺紋孔，用配套拉桿進行拉、壓調(diào)整。調(diào)整時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，利用拉桿進行拉或壓調(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)場需要的可安裝保護罩，同時將電纜按設(shè)計走向固定好，注意保護儀器的引出電纜。

4.3選取基準值

表面應(yīng)變計的測量值為實時測量值相對于基準值的變化量，所以基準值選取的準確與否，將直接影響到測值的準確性。

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

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

表面應(yīng)變計的測量值出現(xiàn)偏差時，可用以上方法重新校準基準值。

5測量

現(xiàn)場測量表面應(yīng)變計用VW-102A型讀數(shù)儀，將測量線一頭連接讀數(shù)儀，測量線另一頭的各色夾子對應(yīng)連接表面應(yīng)變計的輸出電纜， 黑、紅測頻率，白、綠測溫度。表面應(yīng)變計內(nèi)附有智能識別芯片，其內(nèi)存貯有該表面應(yīng)變計的編號、標定系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測量時會自動將識別信息讀出，順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計算機，方便快速統(tǒng)計計算及查詢，使測量工作實現(xiàn)人工智能無紙化操作。

工程現(xiàn)場多支表面應(yīng)變計電纜被意外挖斷，*用讀數(shù)儀測量一遍，就可自動識別出每支表面應(yīng)變計所對應(yīng)的編號及身份信息。

6 表面應(yīng)變計故障檢查

當表面應(yīng)變計測量出現(xiàn)故障時，可用萬用表檢查表面應(yīng)變計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℃時應(yīng)為3kΩ左右；紅、黑線對綠、白線或?qū)ζ帘尉€(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥50MΩ(測量絕緣電阻時可使用100V 直流兆歐表，萬用表測量絕緣電阻應(yīng)用MΩ檔，其值應(yīng)為無窮大∞)。

7 電纜故障檢查

表面應(yīng)變計電纜接長用型號為YSPT－4水工**觀測電纜，其電纜電阻值約為45Ω/km左右。

7.1 用萬用表測量(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) 如果電阻測值正常，可能儀器損壞或進水；

b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜或接頭斷路；

c) 如果電阻測值非常小，電纜或接頭短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出頻率值。

7.2 用萬用表測量(白、綠芯線)的電阻值：正常情況在溫度25℃時應(yīng)為3kΩ左右，再加上電纜的電阻值。

a) 如果電阻測值正常，請檢查讀數(shù)儀及其測量連接線；

b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜或接頭斷路；

c) 如果電阻測值非常小，電纜或接頭短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出溫度值。

7.3 用100V 直流兆歐表或萬用表測量表面應(yīng)變計電纜芯線(紅、黑線對地線，白、綠線對地線，紅、黑線對白、綠線)的電阻值，其測值如果很小﹤5MΩ，可能電纜接頭進水短路。

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

8 讀數(shù)儀測值不穩(wěn)

a) 將屏蔽線并接到讀數(shù)儀測量線的黑線夾子上；

b) 可能電纜接頭處進水，將其剪掉，重新連接；

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

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

e) 檢查附近是否有干擾源，如電動機、發(fā)電機、天線或交流動力電纜，遠離上述干擾源。

9 注意事項

表面應(yīng)變計安裝就位前、后應(yīng)及時測量頻率和溫度值，根據(jù)表面應(yīng)變計編號和設(shè)計編號作好記錄并存檔，特別注意保護表面應(yīng)變計信號引出電纜。

10驗收與保管

用戶開箱驗收儀器，應(yīng)先檢查儀器的數(shù)量(包括附件)及出廠檢驗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兆歐表量測電路與密封殼體之間的絕緣電阻，其測值應(yīng)滿足絕緣電阻規(guī)定要求。驗收時每支儀器應(yīng)用讀數(shù)儀測量，檢查儀器是否正常。

儀器應(yīng)保管在干燥、通風的房間中。

11附言

VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計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，本公司負責免費維修或更換(若因現(xiàn)場防雷系統(tǒng)不完善遭遇強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)變計安裝指南

1 VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計零部件圖

2 VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計總圖

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)變計上(M6螺紋連接，如上圖所示)；

第二步：松開表面應(yīng)變計安裝拉手一端夾具的M6螺栓，拉或推應(yīng)變計使其初始讀數(shù)達到要求后，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)變計安裝步驟

步：在被測構(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M6螺栓，取下試棒；然后將表面應(yīng)變計穿在固定好的夾具上，當表面應(yīng)變計的圓端面與夾具外端面平齊后擰緊夾具M6螺栓；如需要調(diào)整表面應(yīng)變計初始讀數(shù)時，請安裝拉手，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)和保護觀測電纜，讀取讀數(shù)記錄在案。

6 VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計觀測電纜芯線定義表

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、參數(shù)、公式、文字如遇有修改，恕不另行通告，謹請以**版本為準。