靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作應(yīng)用教學(xué)研究

范亮

摘要：針對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)技術(shù)要求，結(jié)合工程實(shí)踐中常用儀器設(shè)備，開(kāi)展靜態(tài)電阻應(yīng)變儀操作應(yīng)用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。該課程將結(jié)合電阻式應(yīng)變片的粘貼，電阻應(yīng)變橋路的設(shè)置及靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作于一體。該方法可用于土木工程各專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用。

關(guān)鍵詞：應(yīng)變儀；電阻式；橋路；教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）46-0174-02

靜態(tài)電阻應(yīng)變儀為結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變測(cè)量技術(shù)的重要手段之一，對(duì)于土木工程專(zhuān)業(yè)大專(zhuān)院校學(xué)生而言，掌握靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的理論知識(shí)及具體操作應(yīng)用是土木工程檢測(cè)技術(shù)必要的基本技能。

一、教學(xué)目的

1.利用不同的橋路組合方式進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，了解提高測(cè)試靈敏度以及消除溫度影響的方法，從而掌握這種方法解決測(cè)量中的實(shí)際問(wèn)題。

2.學(xué)習(xí)和理解溫度補(bǔ)償?shù)脑砗头椒ā?/p>

3.熟悉靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的功能和基本操作方法；

4.熟悉應(yīng)變式位移傳感器與應(yīng)變儀的配套使用以及位移的測(cè)試方法。

二、教學(xué)儀表器材和設(shè)備

1.YE2539靜態(tài)電阻應(yīng)變儀和計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)。

2.電阻式應(yīng)變片。

3.懸臂梁模型。

三、教學(xué)方法和步驟

1.試件尺寸測(cè)量。用鉛筆在應(yīng)變片布置部位畫(huà)一條與懸臂梁軸線垂直的橫線，分別測(cè)量和記錄該線段到加載點(diǎn)（加載刀口的中線）的距離（l）以及該截面梁的寬度（b）和高度（h）。梁的幾何尺寸（特別是高度參數(shù)）測(cè)量結(jié)果對(duì)計(jì)算有很大影響，一定要進(jìn)行反復(fù)多次測(cè)量，保證精度，尺寸長(zhǎng)度精確到0.05mm。懸臂梁材料的彈性模量Eg=2.05×1011N/m2。

2.應(yīng)變計(jì)算公式為：

3.應(yīng)變片的粘貼。應(yīng)變片選用電阻式應(yīng)變片，根據(jù)圖1所示粘貼完成，選擇4片應(yīng)變片，其位置為圖2所示，粘貼于懸臂梁同一斷面，其中上下緣各2片。

4.半橋溫度共用補(bǔ)償接法應(yīng)變測(cè)試。

（1）將懸臂梁上4個(gè)縱向應(yīng)變片作編號(hào)（①～④），要特別注意不能混淆上緣和下緣的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。

（2）按照半橋共用補(bǔ)償接法（圖3）將4個(gè)縱向應(yīng)變片接入應(yīng)變儀的相應(yīng)測(cè)點(diǎn)（0～9測(cè)點(diǎn)可任意選擇），懸臂梁上的工作片分別接A、B兩接線柱，將一粘貼在矩形金屬塊上的補(bǔ)償片接入帶有“補(bǔ)償”標(biāo)記的兩接線柱上。要特別注意擰緊接線柱，保證連接部位的良好接觸，同時(shí)檢查應(yīng)變儀上所有測(cè)點(diǎn)（0～9測(cè)點(diǎn)）的B、B是否可靠短接，溫度共用補(bǔ)償是用過(guò)B、B短接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

（3）應(yīng)變片接橋完畢后，進(jìn)入應(yīng)變儀“測(cè)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置”界面，如見(jiàn)圖4所示。參數(shù)設(shè)置包括：a.測(cè)點(diǎn)選擇：在“測(cè)點(diǎn)開(kāi)關(guān)”選項(xiàng)中關(guān)閉未連接應(yīng)變片的測(cè)點(diǎn)。b.靈敏系數(shù)設(shè)置：該參數(shù)設(shè)置必須與應(yīng)變片的標(biāo)稱(chēng)靈敏系數(shù)相同。c.橋路模式設(shè)置：在“連接形式”中選擇“應(yīng)變1-1”模式。

（4）參數(shù)設(shè)置正確無(wú)誤后，確認(rèn)進(jìn)入測(cè)試界面，進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試操作：a.將加載刀口和掛鉤懸掛在懸臂梁上，做好加載準(zhǔn)備。b.平衡（調(diào)零）：由于工作片與補(bǔ)償片阻值存在微小差異，測(cè)量電橋處于不平衡狀態(tài)，即初始輸出應(yīng)變不等于零，平衡的目的是將初始應(yīng)變值扣除，以便測(cè)量活載應(yīng)變?cè)隽俊Ｓ谩安蓸印惫δ軝谥械摹白詣?dòng)平衡”進(jìn)行調(diào)零，然后用“掃描采樣”進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如4個(gè)測(cè)點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)均為“0”（小于±3范圍內(nèi)也屬正常），說(shuō)明測(cè)試系統(tǒng)正常。如有測(cè)點(diǎn)顯示值偏大，說(shuō)明系統(tǒng)存在故障，此時(shí)應(yīng)檢查測(cè)點(diǎn)連接是否可靠；如顯示為“19999”，則應(yīng)檢查“連接形式”設(shè)置、測(cè)點(diǎn)連接等環(huán)節(jié)，直至故障排除。c.加載測(cè)試：分4級(jí)加載，數(shù)據(jù)“掃描采樣”，將4個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與計(jì)算應(yīng)變進(jìn)行比較，如兩者差異較大，則應(yīng)進(jìn)行必要的分析檢查（包括復(fù)核計(jì)算應(yīng)變的正確性）。

四、記錄表格

參考文獻(xiàn)：

[1]施尚偉，項(xiàng)中富.橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)[M].重慶大學(xué)出版社，2012.