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应变计测量值出现负数,是仪器故障还是温度干扰?如何修正?

时间:2025-08-14   访问量:1003

  振弦式应变计监测数据出现负值(即显示压缩应变)时,需系统鉴别成因。该现象可能源于真实力学响应、温度干扰或设备异常,需结合工况与仪器特性综合判断。

  温度干扰是首要排查因素。振弦式应变计内置温度传感器,当环境温度下降时,结构物冷缩效应会产生虚假压缩应变。其数值可依据温度修正系数b(通常≈13με/℃)估算:若温度降低10℃,可能引入130με负向偏差。此时需验证公式计算的合理性:

3、表面应变计.png

  εm=k⋅(F−F0)+(b−α)⋅(T−T0)εm=k⋅(F−F0)+(b−α)⋅(T−T0)

  式中混凝土线膨胀系数α取8~12με/℃。当(b-α)为正值且温差显著时,低温直接导致读数负偏。

  基准值设定错误可能造成系统性偏差。若初始基准值F₀采集时结构已存在拉应力(如混凝土水化热未消散),后续测值将整体偏负。典型案例显示:某桥梁监测因在浇筑后7天过早设定F₀,导致长期数据比实际低150~200με。规范要求基准值应在施工荷载稳定且温度平稳时采集,混凝土结构建议龄期≥28天。

  硬件故障需针对性检测。按以下步骤排查:

  电缆短路:万用表检测红黑芯线电阻(正常300Ω±10%),若阻值趋近零则存在短路,导致频率信号异常降低;

  温度传感器失效:绿白芯线在25℃时电阻应为3kΩ±5%,异常值使温度补偿失效;

  局部渗水:100V兆欧表测量芯线与外壳绝缘电阻<50MΩ时,水汽侵入会干扰信号传输。

  修正流程遵循三阶原则:

  温度复核:对比现场实测温度与仪器读数,偏差>1℃时重新标定传感器;

  基准值重置:卸载结构荷载后,选取连续3日温度波动<2℃时段重测F₀;

  力学模型校准:当确认负值为真实压缩应变时,按弹性模量换算应力:

  σ=εm⋅Eσ=εm⋅E其中混凝土弹模E取设计值(如C30混凝土E=30GPa)。

  某大坝监测案例中,泄洪孔周边应变计持续显示-350με,经排查为电缆接头渗水导致绝缘电阻降至8MΩ。更换接头并重置基准值后,数据恢复至-85με(与实际水压荷载吻合)。此案例表明:90%的异常负值可通过“温度校准-电气检测-基准重置”流程解决,仅少数需返厂维修。

  工程实践中,预防优于修正。建议在高温季节安装仪器以预留冷缩余量,并定期检测绝缘性能。对于关键结构部位,宜布设无应力计作为数据参照,提升监测系统鲁棒性。


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