第四章结袍谜验测试技术 输入数据 系统 输出数据 作用 试件 反应 数据采集 (力、位移、温度等) (位移、速度、应力 应变、裂缝等) 数据采集:用各种方法,对试验输出的数据进行测量和记录。 数据采集是结构试验的重要步骤,是结构试验成功的必要 条件之一。只有采集到可靠的数据,才能通过数据处理得到正 确的试验结果,达到试验预期目的。为采集到准确、可靠的数 据,应该采用正确的采集方法,选用可靠的仪器设备。 在实际试验时,数据采集方法应该根据试验目的和要求以 及仪器的实际条件来确定,应该按照用最经济的代价来获取最 多最有用数据的原则来确定
第四章 结构试验测试技术 输入数据----------系统------------输出数据 作用————试件————反应————数据采集 （力、位移、温度等） （位移、速度、应力、 应变、裂缝等） 数据采集：用各种方法，对试验输出的数据进行测量和记录。 数据采集是结构试验的重要步骤，是结构试验成功的必要 条件之一。只有采集到可靠的数据，才能通过数据处理得到正 确的试验结果，达到试验预期目的。为采集到准确、可靠的数 据，应该采用正确的采集方法，选用可靠的仪器设备。 在实际试验时，数据采集方法应该根据试验目的和要求以 及仪器的实际条件来确定，应该 按照用最经济的代价来获取最 多最有用数据的原则来确定
、仪器设备的分类 1、按功能和使用情况分:传感器、放大器、显示器、记录器 分析仪器、数据采集仪或系统 各类仪器功能 传感器感受各种物理量(力、位移、应变等),并把它们 转换成电量(电信号)或其它容易处理的信号 放大器把从传感器得到的信号放大,使信号可以被显示和 记录; 显示器把信号用可见的形式显示出来; 记录器把采集得到的数据记录下来,作为长期保存; 分析仪器对采集得到的数据进行分析处理; 数据采集仪——用于自动扫描和采集,是数据采集系统的执行 机构; 数据采集系统—集成式仪器,包括传感器、数据记录仪和计 算机或其他记录器、显示器等,可用来进行 自动扫描、采集,还能进行数据处理等
一、仪器设备的分类 1、按功能和使用情况分：传感器、放大器、显示器、记录器、 分析仪器、数据采集仪或系统 各类仪器功能： 传感器——感受各种物理量（力、位移、应变等），并把它们 转换成电量（电信号）或其它容易处理的信号； 放大器——把从传感器得到的信号放大，使信号可以被显示和 记录； 显示器——把信号用可见的形式显示出来； 记录器——把采集得到的数据记录下来，作为长期保存； 分析仪器——对采集得到的数据进行分析处理； 数据采集仪——用于自动扫描和采集，是数据采集系统的执行 机构； 数据采集系统——集成式仪器，包括传感器、数据记录仪和计 算机或其他记录器、显示器等，可用来进行 自动扫描、采集，还能进行数据处理等
2、按仪器仪表的工作原理分: 机械式仪器、电测仪器、光学测量仪器、复合式仪器、 伺服式仪器(带有控制功能的仪器) 3、按仪器仪表的用途分 测力传感器、位移传感器、应变计、倾角传感器、 频率计、测振传感器。 4、按仪器仪表与结构的关系分: 附着式与手持式、接触式与非接触式、绝对式与相对式 5、按仪器仪表显示与记录方式分: 直读式与自动记录式、模拟式与数字式。 1、刻度值:指示或显示装置所能指示的最小测量值 2、量程:仪器仪表可以测量的最大范围
2、按仪器仪表的工作原理分： 机械式仪器、电测仪器、光学测量仪器、复合式仪器、 伺服式仪器（带有控制功能的仪器） 3、按仪器仪表的用途分： 测力传感器、位移传感器、应变计 、倾角传感器、 频率计、测振传感器。 4、按仪器仪表与结构的关系分： 附着式与手持式、接触式与非接触式、绝对式与相对式 5、按仪器仪表显示与记录方式分： 直读式与自动记录式、模拟式与数字式。 二、试验仪器仪表的主要技术性能指标 1、刻度值：指示或显示装置所能指示的最小测量值 2、量程：仪器仪表可以测量的最大范围
灵敏度:仪器仪表对被测物理量变化的反应能力和反应 速度 4、分辨率:仪器仪表测量被测物理量最小变化值的能力 5、线性度:仪器仪表使用时的校准曲线与理论拟合线的接 近程度。 6、稳定性:指测量值不变,仪器在规定时间内保持示值与 特性参数也不变的能力。 7、重复性:在同一工作条件下,用同一台仪器对同一观测 对象进行多次重复测量,其测量结果保持一致 的能力 8、频率响应:动测仪器仪表输出信号的幅值和相位随输入 信号的频率而变化的特性,常用幅频和相频 特性曲线来表示
3、灵敏度：仪器仪表对被测物理量变化的反应能力和反应 速度。 4、 分辨率：仪器仪表测量被测物理量最小变化值的能力。 5、线性度：仪器仪表使用时的校准曲线与理论拟合线的接 近程度。 6、稳定性：指测量值不变，仪器在规定时间内保持示值与 特性参数也不变的能力。 7、重复性：在同一工作条件下，用同一台仪器对同一观测 对象进行多次重复测量，其测量结果保持一致 的能力。 8、频率响应： 动测仪器仪表输出信号的幅值和相位随输入 信号的频率而变化的特性，常用幅频和相频 特性曲线来表示
第二节电阻应变片 在结构试验中,电阻应变片的用途: (1)测量试件应变; (2)作为转换元件,组成电阻应变式传感器,测量各种物 理量的变化。 、电阻应变片的工作原理 电阻应变片的工作原理是利用金属导体的“应变电阻效 应“,即金属丝的电阻值随其机械变形而变化的物理特性。 RP*L/A 当金属丝受力而变形时,其长度、截面面积和电阻率 都将发生变化。 dR/R=k a 式中K为金属丝的灵敏系数,表示单位应变引起的相对 电阻变化
第二节 电阻应变片 在结构试验中，电阻应变片的用途： （1）测量试件应变； （2）作为转换元件，组成电阻应变式传感器，测量各种物 理量的变化。 一、电阻应变片的工作原理 电阻应变片的工作原理是利用金属导体的“应变电阻效 应“，即金属丝的电阻值随其机械变形而变化的物理特性。 R=ρ*L/A 当金属丝受力而变形时，其长度、截面面积和电阻率 都将发生变化。 dR/R=K*ε 式中K为金属丝的灵敏系数，表示单位应变引起的相对 电阻变化
电阻应变片的构造 电阻应变片的构造如图,在拷贝纸或薄胶膜等基底与覆 盖层之间粘贴合金敏感栅,敏感栅的两端焊上引出线。/为栅 长(标距),b为栅宽,l、b是应变片的重要技术尺寸。 电阻应变片的主要技术指标如下: (1)电阻值() 由于应变仪的电阻值一般按1209设计,所以应变片的电 阻值一般也是120Ω。但也有例外,选用时,应考虑与应变仪 配 (2)标距l 用应变片测得的应变值是整个标距范围内的平均应变, 测量时应根据试件测点的应变梯度的大小来选择应变片的标距。 (3)灵敏系数K K表示单位应变引起应变片的电阻变化。应使应变片的 灵敏系数与应变仪的灵敏系数设置相协调
二、电阻应变片的构造 电阻应变片的构造如图，在拷贝纸或薄胶膜等基底与覆 盖层之间粘贴合金敏感栅，敏感栅的两端焊上引出线。l为栅 长（标距），b为栅宽，l、b是应变片的重要技术尺寸。 电阻应变片的主要技术指标如下： （1）电阻值（Ω） 由于应变仪的电阻值一般按120Ω设计，所以应变片的电 阻值一般也是120 Ω。但也有例外，选用时，应考虑与应变仪 配合。 （2）标距l 用应变片测得的应变值是整个标距范围内的平均应变， 测量时应根据试件测点的应变梯度的大小来选择应变片的标距。 （3）灵敏系数K K表示单位应变引起应变片的电阻变化。应使应变片的 灵敏系数与应变仪的灵敏系数设置相协调
三、电阻应变片的种类和粘贴方法 电阻应变片的种类很多,按敏感栅的种类分,有箔式 丝绕式、半导体等;按基底材料分,有纸基、胶基等;按使 用极限温度划分,有低温、常温、高温等。 箔式应变片是在薄的胶膜基底上镀合金薄膜,然后通过 光刻技术制成,具有绝缘度高,耐疲劳性能好,横向效应小 等特点,但价格较高。 丝绕式应变片多为纸基,虽有防潮性能,但有耐疲劳性 能差,横向效应大等缺点,但价格较低,且易粘贴,可用于 般的静力试验
三、电阻应变片的种类和粘贴方法 电阻应变片的种类很多，按敏感栅的种类分，有箔式、 丝绕式、半导体等；按基底材料分，有纸基、胶基等；按使 用极限温度划分，有低温、常温、高温等。 箔式应变片是在薄的胶膜基底上镀合金薄膜，然后通过 光刻技术制成，具有绝缘度高，耐疲劳性能好，横向效应小 等特点，但价格较高。 丝绕式应变片多为纸基，虽有防潮性能，但有耐疲劳性 能差，横向效应大等缺点，但价格较低，且易粘贴，可用于 一般的静力试验
应变片的粘贴方法: 应变片的检查分选:外观检查、阻值检查。 2、测点处理:测点检査、打磨、清洗、打底、划线定位。 3、片的粘贴:上胶、挤压、加压。 4、固化处理:自然干燥或人工固化。 5、粘贴质量检査:外观检査、阻值检査、绝缘度检査 6、导线连接:引出线绝缘、固定点设置、导线焊接。 7、防潮防护 第三节应变测量 结构试验中,经常测量试件的应变,常用的应变测量 传感器有电阻应变仪、手持应变仪、百分表引申计等,还 可以用光测法(云纹法、激光衍射法、光弹法)
应变片的粘贴方法： 1、应变片的检查分选：外观检查、阻值检查。 2、测点处理：测点检查、打磨、清洗、打底、划线定位。 3、片的粘贴：上胶、挤压、加压。 4、固化处理：自然干燥或人工固化。 5、粘贴质量检查：外观检查、阻值检查、绝缘度检查 6、导线连接：引出线绝缘、固定点设置、导线焊接。 7、防潮防护 第三节 应变测量 结构试验中，经常测量试件的应变，常用的应变测量 传感器有电阻应变仪、手持应变仪、百分表引申计等，还 可以用光测法（云纹法、激光衍射法、光弹法）
、电阻应变仪测量应变 电阻应变片可以把试件的应变量转换成电阻变化,但 在一般情况下试件的应变量较小,由此引起的电阻变化也 非常微弱,难以进行直接测量 采用惠斯登电桥,能够把电阻变化信号转换为电压或 电流的变化信号,并使信号得以放大,桥路还可以解决测 量值的温度补偿问题。 电阻应变仪就是根据桥路原理构成的测试系统 、位移方法测量应变 常用测量应变的位移方法有:手持应变仪、 百分表引申计 应变的定义是单位长度上的变形。在结构试验中,可 以用两点之间的相对位移来近似地表示两点之间的平均应 变
一、电阻应变仪测量应变 电阻应变片可以把试件的应变量转换成电阻变化，但 在一般情况下试件的应变量较小，由此引起的电阻变化也 非常微弱，难以进行直接测量。 采用惠斯登电桥，能够把电阻变化信号转换为电压或 电流的变化信号，并使信号得以放大，桥路还可以解决测 量值的温度补偿问题。 电阻应变仪就是根据桥路原理构成的测试系统。 二、位移方法测量应变 常用测量应变的位移方法有：手持应变仪、 百分表引申计。 应变的定义是单位长度上的变形。在结构试验中，可 以用两点之间的相对位移来近似地表示两点之间的平均应 变
第四节常用的传感设备 一、传感设备的组成 传感设备的作用是感受所需要测量的物理量(或信号) 按一定规律把它们转换成可以直接测读的形式直接显示,或 者转换成电量的形式传输给相应的测量仪器。 、机械式传感器 利用机械原理进行工作,主要由以下四部分组成: 感受机构、转换机构、显示机构和附属机构。 2、电测传感器 电测传感器利用某种特殊材料的电学性能或某种装置的电 学原理,把所需测量的非电量变化转化成电量的变化,如力 应变、速度、加速度等转换成与之对应的电流、电阻、电压 或电感、电容等。 电测传感器主要由以下四部分组成:感受部分、转换部分、 传输部分和附属装置
第四节 常用的传感设备 一、传感设备的组成 传感设备的作用是感受所需要测量的物理量（或信号）， 按一定规律把它们转换成可以直接测读的形式直接显示，或 者转换成电量的形式传输给相应的测量仪器。 1、机械式传感器 利用机械原理进行工作，主要由以下四部分组成： 感受机构、转换机构、显示机构和附属机构。 2、电测传感器 电测传感器利用某种特殊材料的电学性能或某种装置的电 学原理，把所需测量的非电量变化转化成电量的变化，如力、 应变、速度、加速度等转换成与之对应的电流、电阻、电压 或电感、电容等。 电测传感器主要由以下四部分组成：感受部分、转换部分、 传输部分和附属装置