從測(cè)量技術(shù)的歷史發(fā)展過程和實(shí)際使用情況看，數(shù)據(jù)的量測(cè)與采集方法有

（1）用最簡單的工具進(jìn)行人工測(cè)量、人工記錄。

（2）用儀器進(jìn)行測(cè)量、人工記錄

（3）用儀器進(jìn)行測(cè)量、記錄

（4）用自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量、記錄、處理。

?

? 用于數(shù)據(jù)采集的儀器設(shè)備種類繁多，按它們的功能和使用情況可以分為：傳感器、放大器、顯示器、記錄器、分析儀器、數(shù)據(jù)采集器，或一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。

3.2應(yīng)變量測(cè)

? 應(yīng)變的量測(cè)，通常是在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)長度范圍（稱標(biāo)距）內(nèi)，量測(cè)長度變化增量的平均值??，由??求得??，這就是應(yīng)變量測(cè)的基本原理。 應(yīng)變量測(cè)方法主要有電測(cè)與機(jī)測(cè)兩類。電測(cè)法以電阻應(yīng)變儀量測(cè)為主。

? 電阻應(yīng)變儀量測(cè)應(yīng)變是通過粘貼在試件測(cè)點(diǎn)的感受元件—電阻應(yīng)變計(jì)與試件同步變形，輸出電信號(hào)進(jìn)行量測(cè)和處理的。

3.2.1電阻應(yīng)變計(jì)

1電阻應(yīng)變片的原理與構(gòu)造

電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻絲具有應(yīng)變效應(yīng)，即電阻絲的電阻值隨其變形而發(fā)生改變。

? 由?????可見，應(yīng)變片的電阻變化率與應(yīng)變值成線性關(guān)系。

? 不同用途的電阻應(yīng)變片，其構(gòu)造不同，但都有敏感柵，基底、覆蓋層和引出線，其結(jié)構(gòu)如下圖

2.電阻應(yīng)變片的分類及技術(shù)指標(biāo)

? 應(yīng)變計(jì)的種類很多，按柵極分為絲式、箔式、半導(dǎo)體等；按基底材料分為紙基、膠基等；按使用極限溫度分有低溫、常溫、高溫等。下圖為幾種應(yīng)變片的形式。

下圖為幾種絲式應(yīng)變花示意圖。

? 應(yīng)變片的主要技術(shù)性能由以下指標(biāo)給出：標(biāo)距，規(guī)格，電阻值，靈敏系數(shù)，溫度適用范圍。

3.2.2電阻應(yīng)變儀的測(cè)量電路

1.電橋基本原理

? 應(yīng)變儀的測(cè)量電路，一般采用惠斯登電橋，見下圖。

? 利用橋路的不平衡輸出進(jìn)行 測(cè)量的電橋稱為不平衡電橋，其測(cè)量方法稱為偏位測(cè)定法。偏位測(cè)定法適用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量。

2.平衡電橋原理

? 現(xiàn)在的電阻應(yīng)變儀都改用平衡電橋，即采用零位法進(jìn)行測(cè)量，平衡電橋見下圖。

?

檢流計(jì)僅用來判別電橋 平衡與否，故可避免偏位 法測(cè)量的缺點(diǎn)。此法稱零 位測(cè)定法，零位測(cè)定法一般用于靜態(tài)電阻應(yīng)變測(cè)量

3.溫度補(bǔ)償技術(shù)

? 溫度使應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化的原因有二：一是電阻絲溫度改變時(shí)，電阻將隨之改變；二是試件材料與應(yīng)變片電阻絲的線膨脹系數(shù)不相等，但兩者又粘合在一起，這樣試件溫度改變時(shí)，應(yīng)變片中產(chǎn)生了溫度應(yīng)變，引起一個(gè)附加電阻變化。

?

? 溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ窃陔姌虻?/span>BC臂上接一個(gè)與測(cè)量片R1同樣阻值的應(yīng)變片R2，R2為溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，如下頁圖。

某些被測(cè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件存在著應(yīng)變 符號(hào)相反，比例關(guān)系已知，溫度條 件又相同的二個(gè)或四個(gè)測(cè)點(diǎn)，可以 將這些應(yīng)變計(jì)按符號(hào)的不同，分別 接在相應(yīng)的鄰臂上，這樣在等臂的 條件下，即都是工作應(yīng)變計(jì)，又互 為溫度補(bǔ)償，如下圖所示。

4.多點(diǎn)測(cè)量線路

? 進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí),一個(gè)測(cè)點(diǎn)顯然是不可取的,因而要求應(yīng)變儀具有多個(gè)測(cè)量橋,這樣就可以進(jìn)行多測(cè)點(diǎn)的測(cè)量工作。下圖是實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量的兩種線路。

? 電阻應(yīng)變儀預(yù)調(diào)平衡的原理如下圖。

3.2.3實(shí)用電路與電阻片的粘貼技術(shù)

1.實(shí)用電路及其應(yīng)用

(1)全橋電路

全橋電路就是在測(cè)量橋的四個(gè)臂上全部接入工作應(yīng)變片,見下圖所示。

（2）半橋電路

? 半路電橋由兩個(gè)工作片和兩個(gè)固定電阻組成，工作片接在AB和BC臂上，另半個(gè)橋上的固定電阻設(shè)在應(yīng)變儀內(nèi)部。

（3）1/4橋電路

? 1/4橋電路常用于測(cè)量應(yīng)力場(chǎng)里的單個(gè)應(yīng)變。

2.電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)

? 應(yīng)變片是應(yīng)變電測(cè)技術(shù)中的感受元件，粘貼的好壞對(duì)測(cè)量質(zhì)量影響很大，技術(shù)要求十分嚴(yán)格。

? 應(yīng)變電測(cè)法具有感受元件重量輕，體積小；量測(cè)系統(tǒng)信號(hào)傳遞迅速、靈敏度高；可遙測(cè)，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是連續(xù)長時(shí)間測(cè)量會(huì)出現(xiàn)漂移，粘貼技術(shù)比較復(fù)雜，工作量大；電阻片不能重復(fù)使用，消耗量也較大。

3.2.4應(yīng)變的其他量測(cè)方法與儀表

1.機(jī)測(cè)法

主要優(yōu)勢(shì)在于操作簡單、可重復(fù)使用，但精度一般稍差。手持應(yīng)變儀如下圖。

2.光測(cè)法=====大變形測(cè)量，單目，雙目，立體攝影，，，，

較多用于節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的局部應(yīng)力分析。

3.3位移與變形量測(cè)

3.3.1結(jié)構(gòu)線性位移量測(cè)

? 結(jié)構(gòu)的位移主要是指構(gòu)件的撓度、側(cè)移、轉(zhuǎn)角、支座偏移等參數(shù)。在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，廣泛采用的有接觸式位移計(jì)和差動(dòng)變壓器式位移計(jì)等數(shù)種。

1.接觸式位移計(jì)

? 接觸式位移計(jì)為機(jī)械式儀表，其主要構(gòu)造如下圖，主要由測(cè)桿、齒輪、指針和彈簧等機(jī)械零件組成。

2.應(yīng)變梁式位移傳感器

? 應(yīng)變梁式位移傳感器的主要 部件是一塊彈性好、強(qiáng)度高的 鈹青銅制成的懸臂彈性簧片， 簧片固定在儀器外殼上。如 右圖所示。

3.滑線電阻式位移傳感器

? 滑線電阻式位移傳感器由測(cè)桿、滑線電阻和觸頭等組成，構(gòu)造與測(cè)量原理如右圖。

? 由相鄰兩臂電阻增量相減的輸出特性得知：

4.差動(dòng)變壓器式位移計(jì)

? 構(gòu)造原理如右圖。

? 適用于整體結(jié)構(gòu)的 側(cè)移測(cè)量。

5.位移測(cè)量的其他方法

?? 用水平儀進(jìn)行測(cè)量， 可做多點(diǎn)位移且對(duì)大位移 測(cè)量方便安全。見右圖a。

? 還可以采用精度為1mm的方格紙作標(biāo)尺來測(cè)定， 見右圖b。

3.3.2結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)變形測(cè)量

（1）杠桿式測(cè)角器

??? 構(gòu)造見下圖，轉(zhuǎn)角

（2）水準(zhǔn)式傾角儀

??? 構(gòu)造見下圖，轉(zhuǎn)角

（3）電子傾角儀

? 電子傾角儀通過電阻變化來測(cè)定結(jié)構(gòu)某部位的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。儀器的構(gòu)造原理如下圖，并可以用電橋原理測(cè)量和換算傾角，?。

2.曲率測(cè)定

? 構(gòu)件變形后曲率的測(cè)定，可以利用位移計(jì)先測(cè)出構(gòu)件表面某一點(diǎn)及與鄰近兩點(diǎn)之撓度差，然后計(jì)算測(cè)區(qū)內(nèi)構(gòu)件的曲率。

? 測(cè)量曲率的裝置如下圖。

? 當(dāng)時(shí)，?則：

3.剪切變形測(cè)量

? 當(dāng)用右圖的測(cè)量方法時(shí)，剪切變形按下式計(jì)算。

當(dāng)用右圖的測(cè)量方法時(shí)，剪切變形按 下式計(jì)算。

4.扭角測(cè)量

下圖是利用位移計(jì)量測(cè)扭角的裝置，用它可近似測(cè)定空間殼體受到扭轉(zhuǎn)后單位長度的相對(duì)扭角。

3.4力的量測(cè)

? 結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)需要測(cè)定的力，主要是荷載與支座反力，其次有預(yù)應(yīng)力施力過程中鋼絲或鋼繩的張力。

? 量測(cè)力的儀器也可分為機(jī)械式與電測(cè)兩種。由于電測(cè)儀器具有體積小、反應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)及便于自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)，目前使用比較普遍。

1.荷載和反力測(cè)定

? 荷載傳感器可以量測(cè)荷載、反力以及 其他各種反力。根據(jù)荷載性質(zhì)不同,荷 載傳感器的形式有拉伸型，壓縮型和通 用型三種。各種荷載傳感器的外形基本 相同，其核心部件是一個(gè)厚壁筒。

2.拉力和壓力測(cè)定

? 測(cè)力計(jì)的基本原理是利用鋼制彈簧、環(huán)箍或簧片在受力后產(chǎn)生后產(chǎn)生彈性變形，將其變形通過機(jī)械放大后，用指針度盤來表示或借助位移計(jì)來反映力的數(shù)值。

? 在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，用于測(cè)量張拉鋼絲或鋼絲繩拉力的環(huán)箍式拉力計(jì)如下圖。

3.結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力測(cè)定

??? 埋入式應(yīng)力栓????????????????埋入式差動(dòng)電阻應(yīng)變計(jì)

??????????????振動(dòng)絲式應(yīng)變計(jì)

3.5裂縫，應(yīng)變場(chǎng)應(yīng)變及溫度測(cè)定

3.5.1裂縫檢測(cè)

? 目前，最常用于發(fā)現(xiàn)裂縫的最簡便的方法是借助于放大鏡用肉眼觀察。

? 裂縫寬度的測(cè)量常用于讀數(shù)顯微鏡，它是由光學(xué)透鏡與游標(biāo)刻度等組成的 復(fù)合儀器，如右圖。

? 除以上方法外，對(duì)某些材料和試件的裂紋擴(kuò)展情況及擴(kuò)展速率，可采用裂紋擴(kuò)展片等以下方法進(jìn)行測(cè)量。

1）裂紋擴(kuò)展片

2）脆漆涂層

3）聲發(fā)射技術(shù)

4）光彈貼片

3.5.2應(yīng)變場(chǎng)應(yīng)變量測(cè)

1.應(yīng)變場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)的應(yīng)變

下圖為一個(gè)帶圓孔的拉伸試件。利用重疊貼片法，實(shí)際上是應(yīng)用了牛頓插值公式的外推原理，如下圖。

2.應(yīng)變場(chǎng)的應(yīng)變分布

? 欲測(cè)量高應(yīng)變梯度區(qū)域的應(yīng)變分布規(guī)律，可以粘貼數(shù)組應(yīng)變片，如下圖。

3.內(nèi)部溫度測(cè)量

通常使用熱電偶或熱敏電阻，熱電偶的基本原理如下圖。

總結(jié)

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