埋入式测缝计（参数识别）

遵循标准

GB/T 3410.2-2008《大坝监测仪器 测缝计 第 2 部分：振弦式测缝计》

DL/T 1043-2007 《钢弦式测缝计》

GB/T 24105-2009 《岩土工程仪器基本环境试验条件及方法》

GB/T 13606-2007 《岩土工程仪器 振弦式传感器通用技术条件》

 SL 530-2012 《大坝安全检测仪器检验测试规程》

DL/T 1271-2013 《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》

GB/T21029-2007《岩土工程仪器系列型谱》

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1、产品用途

VWD-J型振弦式测缝计适用于长期布设在混凝土结构物或其它材料结构物内及表面，测量结构物伸缩缝或周边缝的开合度(位移)，并可同步测量埋设点的温度。

振弦式测缝计的传感器采用的是VWD型振弦式位移计，由其加装配套附件而组成，振弦式测缝计具有参数识别功能。

2、技术参数

 注：频率模数F=Hz²×10^-3

3、产品结构

VWD-J型振弦式测缝计由护管座、护筒、位移计、后接圈、观测电缆等组成，其位移计内部由滑动测杆、振弦、激振电磁线圈、测温元件等组成。

埋入式测缝计结构图

4、工作原理

当被测结构物发生位移时将会带动测缝计变化，通过前、后端座传递给振弦使其产生应力变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经观测电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的位移量。同步测量埋设点的温度值。

5、计算方法

　　a) 当外界温度恒定测缝计仅受到轴向位移时，其位移量J与输出的频率模数△F具有如下线性关系：

　　J = K×△F

　　△F = F - F₀

　　式中：J—测缝计的测量值，单位为mm;

　　k—测缝计的测量灵敏度，单位为mm/F;

　　△F—测缝计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F;

　　F—测缝计的实时测量值，单位为F;

　　F₀—测缝计的基准值，单位为F。

　　b) 当测缝计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T时，测缝计有输出量△F´，这个输出量是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。

　　实验可知△F´与△T具有如下线性关系：

　　J´= k×△F´+ b×△T = 0

　　K×△F´= -b×△T

　　△T = T - T₀

　　式中：b—测缝计的温度修正系数，单位为mm/℃;

　　△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃;

　　T—温度的实时测量值，单位为℃;

　　T0—温度的基准值，单位为℃。

　　c) 布设在混凝土结构物或其它材料结构物内及表面上的测缝计，受到的是位移和温度的双重作用，因此测缝计一般计算公式为：

　　Jm = k×△F + b×△T = k×(F - F₀) + b×(T - T₀)

　　式中：Jm—被测结构物的位移量，单位为mm。

　　注：VWD-J型振弦式测缝计中的位移计具有温度自动补偿功能，温度修正系数小于最小读数，实际使用中不需要温度修正，计算可用公式a。

6、安装

6.1典型埋设

在将安装测缝计的位置，将护管盖用六角螺栓固定在浇筑模板内表面，把带护管座的护筒拧在护管盖上，使护管固定在浇筑模板上，即可浇筑混凝土。

测缝计护管安装示意图

待浇筑混凝土凝固后，取下固定护管盖的六角螺栓，拆除浇筑模板。浇筑模板拆除后可

看见护管盖，取下护管盖，将测缝计有测杆的一端装入护管内，使测杆与护管座螺纹连接，拧紧后调整测缝计的测量范围(按设计要求)并记录初始读数。

由于测缝计跨缝安装，为避免测缝开合拉断观测电缆，应将电缆埋在同一坝块内引出，防止观测电缆直接跨缝敷设。

测缝计的典型埋设示意图

6.2岩体与混凝土交接面埋设

在岩体与混凝土交界面安装测缝计，先在安装位置钻孔，孔径应≥9cm，深度≥40cm。在钻孔内填入大半孔的膨胀水泥砂浆，将测缝计护管装有护管座的一头挤入孔中，使护管口与钻孔口平齐，旋上护管盖。在钻孔与护管之间空隙处填满填充物，阻断钻孔内的膨胀水泥砂浆与浇筑混凝土相连，待钻孔内膨胀水泥砂浆凝固后取下护管盖安装测缝计，方法同上。

岩体与混凝土交接面测缝计埋设示意图

6.3混凝土裂缝挖坑埋设

在要安装测缝计的裂缝结构物面上挖10×60×15cm的坑，将带有护管和护管座的测缝计放入坑内，浇筑混凝土。调整测缝计的初始量程，保护引出电缆。

6.4尾水管埋设

适用于测量尾水管与混凝土交接面开合缝，将测缝计的护管座旋下，在观测位置将其大头端面与尾水管外圆面焊接，焊接不需满焊但必须保证焊牢。焊接完成后待冷却将护管和测缝计先后旋在护管座上。

测缝计安装完成，按设计要求调整测缝计的初始量程，即可浇筑混凝土。浇筑时应避免直接冲击测缝计，当浇筑高程到达测缝计处时，用人工方式将测缝计周围的混凝土捣实。敷设电缆要松弛，注意保护，作好埋设记录。

尾水管与混凝土交接面开合缝测缝计埋设示意图

6.5确定初始读数值

方法1：先将测缝计推进护管内直到推不动为止，在护管端口处测缝计外圆上画记号，然后拉动测缝计，使记号与护管端面的距离达到需要留出的压缩量程。

方法2：将读数仪连接测缝计，读取测缝计零位读数，将测缝计推进护筒内直到推不动为止，根据计算公式确定压缩量程，然后拉动测缝计使其读数达到设定值。

6.6选取基准值

测缝计的测量值为实时测量值相对于基准值的变化量，所以基准值选取的准确与否，将直接影响到测值的准确性。

在外荷载变动不大选取相同时间、稳定气温的3次相近的读数，经平均后做为基准值，测缝计安装在混凝土中应选取水化热过后的测值。基准值选定后应做好记录，作为计算的基准值。

为使基准值取的更准确，可将以上操作重复进行两次，如果两次测值基本相同(误差≤0.5％F.S)，则证明基准值取值正确。

测缝计的测量值出现偏差时，可用以上方法重新校准基准值。 

7、测量

现场测量测缝计用VW-102A型读数仪，将测量线一头连接读数仪，将测量线另一头的各色夹子对应连接上测缝计的输出电缆， 黑、红测频率，白、绿测温度。测缝计内附有智能识别芯片，其内存贮有该测缝计的编号、标定系数K、温度修正系数b等信息。用读数仪测量时会自动将识别信息读出，顺序存入读数仪内，通讯给计算机，方便快速统计计算及查询，使测量工作实现人工智能无纸化操作。

工程现场多支测缝计电缆被意外挖断，仅用读数仪测量一遍，就可自动识别出每支测缝计所对应的编号及身份信息。

8、测缝计故障检查

当测缝计测量出现故障时，可用万用表检查测缝计电缆芯线间的电阻值，其正常状况红、黑芯线电阻值通常为300Ω左右；绿、白芯线电阻值在温度25℃时应为3kΩ左右；红、黑线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电阻值应﹥50MΩ(测量绝缘电阻时可使用100V 直流兆欧表，万用表测量绝缘电阻应用MΩ档，其值应为无穷大∞)。

9、电缆故障检查

测缝计电缆接长用型号为YSPT－4水工专用观测电缆，其电缆电阻值约为45Ω/km左右。

9.1 用万用表测量(黑、红芯线)的电阻值：正常情况为300Ω左右，再加上电缆的电阻值。

a) 如果电阻测值正常，可能仪器损坏或进水；

b) 如果电阻测值非常大或无穷大，电缆或接头断路；

c) 如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。

其表现为读数仪测量不出频率值。

9.2 用万用表测量(白、绿芯线)的电阻值：正常情况在温度25℃时应为3kΩ左右，再加上电缆的电阻值。

a) 如果电阻测值正常，请检查读数仪及其测量连接线；

b) 如果电阻测值非常大或无穷大，电缆或接头断路；

c) 如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。

其表现为读数仪测量不出温度值。

9.3 用100V 直流兆欧表或万用表测量测缝计电缆芯线(红、黑线对地线，白、绿线对地线，红、黑线对白、绿线)的电阻值，其测值如果很小﹤5MΩ，可能电缆接头进水短路。

其表现为读数仪测量正常，MCU-32型分布式模块自动测量单元测量频率值可能会引起测值不稳，测量温度值将比正常值偏低10～20℃左右。

10、故障说明

a) 将屏蔽线并接到读数仪测量线的黑线夹子上；

b) 可能电缆接头处进水，将其剪掉，重新连接；

c) 确定测缝计的频率范围，正确选择读数仪的激励类型；

d) 确定测缝计的温度电阻基值，正确选择读数仪的电阻基值；

e) 检查附近是否有干扰源，如电动机、发电机、天线或交流动力电缆，远离上述干扰源。

11、注意事项

测缝计安装就位前、后应及时测量频率和温度值，根据测缝计编号和设计编号作好记录并存档，特别注意保护测缝计信号引出电缆。

12、验收与保管

用户开箱验收仪器，应先检查仪器的数量(包括附件)及出厂检验合格证等是否与装箱清单相符。开箱后每支仪器应先用100V兆欧表量测电路与密封壳体之间的绝缘电阻，其测值应满足绝缘电阻规定要求。验收时每支仪器应用读数仪测量，检查仪器是否正常。

仪器应保管在干燥、通风的房间中。 

13、附言

VWD-J型振弦式测缝计自出厂之日起壹年内，如性能低于技术条件要求且系属产品质量问题，本公司负责免费维修或更换(若因现场防雷系统不完善遭遇强雷电等不可抗力所造成的损坏不在其例）。