用中，英文介紹種用振弦來行測量的應(yīng)變傳感器，其zui大的優(yōu)點(diǎn)是傳感器結(jié)構(gòu)簡單，作可靠，輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號，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、信號傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

作原理

當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)的應(yīng)力發(fā)生變化時，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，即可測出被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)的應(yīng)變量。同時可同步測出埋設(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，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)的測量靈敏度，單位為/F；

△F — 應(yīng)變計(jì)實(shí)時測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，單位為F；

F — 應(yīng)變計(jì)的實(shí)時測量值，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(儀器兩端標(biāo)距不變)，而溫度增加△T時，應(yīng)變計(jì)有個輸出量△F´，這個輸出量僅僅是由溫度變化而成的，因此在計(jì)算時應(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)時測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，單位為℃；

T — 溫度的實(shí)時測量值，單位為℃；

T0 — 溫度的基準(zhǔn)值，單位為℃。

c)埋設(shè)在水結(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 — 被測結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量，單位為10；

α— 被測結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)，單位為10/℃。