1、用途

　　VWS-10F型振弦式表面应变计适用于长期布设在水工结构物或其它结构物的表面，测量结构物表面的应变量，并可同步测量布设点的温度。

　　振弦式表面应变计弹性模量小，与被测结构物的随动性好，测量中不会干扰原应力场，包含式设计,全不锈钢结构，安装简单使用可靠，并可回收重复使用。振弦式表面应变计具有智能识别功能。

　　2、规格及主要技术参数

注：频率模数F=Hz²×10^-3

　　3、结构及工作原理

　　3.1结构

　　VWS-10F型振弦式表面应变计由应变计、安装夹具、观测电缆等组成。

　　3.2工作原理

　　当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，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，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部的应变量。同步测量埋设点的温度值。

　　3.3计算方法

　　a) 当外界温度恒定表面应变计仅受到轴向变形时，其应变量ε与输出的频率模数△F具有如下线性关系：

　　ε= k×△F

　　△F = F - F₀

　　式中：ε—表面应变计的测量值，单位为10^-6;

　　k—表面应变计的测量灵敏度，单位为10^-6/F;

　　△F—表面应变计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F;

　　F—表面应变计的实时测量值，单位为F;

　　F₀—表面应变计的基准值，单位为F。

　　b) 当表面应变计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T时，表面应变计有输出量△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：

　　ε´= k×△F´+ b×△T = 0

　　k△F´= - b×△T

　　△T = T - T₀

　　式中：b—表面应变计的温度修正系数，单位为10^-6/℃;

　　△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结构物表面的表面应变计，受到的是变形和温度的双重作用，此时的温度修正系数为表面应变计的温度修正系数与结构物的线膨胀系数之差，因此表面应变计一般计算公式为：

　　εm = k×△F + b´×△T = k×(F - F₀) + (b-α)×(T - T₀)

　　式中：εm—被测结构物的应变量，单位为10^-6;

　　α—被测结构物的线膨胀系数，单位为10^-6/℃;

　　混凝土的线膨胀系数通常取值为：α≈8～12×10^-6/℃。

　　d) 表面应变计的计算工程值乘以被测物的弹模可得被测物的应力。

　　σ=(k×(F-F₀) + (b-α)×(T-T₀))×E

　　4、埋设与安装

　　表面应变计的安装分为两步完成，第一步安装夹具，第二步安装表面应变计。

　　表面应变计安装示意图

　　4.1安装夹具

　　4.1.1 膨胀螺栓固定表面应变计，先将配好对的夹具装上试棒，装好后两夹具的底面应在同一平面上，两夹具上的紧固螺钉孔距应为100mm(仪器标距)。利用夹具安装板上的4个孔，在仪器需要安装的位置画点、打孔、安装膨胀螺栓，将装有试棒的夹具组用膨胀螺栓固定上，既完成仪器夹具的安装。

　　4.1.2胶粘固定表面应变计，先将被测结构物安装仪器部位整平打毛，将装有试棒的夹具底部的中间(在同一平面上)涂上AB胶(快干环氧树脂胶)，再沿夹具四周涂上502快干胶，随即粘贴在整平打毛部位，压紧2分钟左右即可松手，10分钟左右即可粘贴牢固。

　　4.2安装表面应变计

　　夹具固定后，轻轻拆下安装试棒，将表面应变计从夹具的一端放入，直到表面应变计各端面与夹具外边沿平齐。

　　表面应变计安装时应根据要求调整测量范围(调整初始值)，方法是：在表面应变计的前法兰端有一个螺纹孔，用配套拉杆进行拉、压调整。调整时先将有电缆一端的紧固螺钉拧紧，读数仪连接上表面应变计，利用拉杆进行拉或压调整，调整范围合适后将夹具另一端的紧固螺钉拧紧，并卸下调整拉杆(图2)。

　　如现场需要的可安装保护罩，同时将电缆按设计走向固定好，注意保护仪器的引出电缆。

　　4.3选取基准值

　　表面应变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，表面应变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。

　　表面应变计的测量值出现偏差时，可用以上方法重新校准基准值。

　　5、测量

　　现场测量表面应变计用VW-102A型读数仪，将测量线一头连接读数仪，测量线另一头的各色夹子对应连接表面应变计的输出电缆， 黑、红测频率，白、绿测温度。表面应变计内附有智能识别芯片，其内存贮有该表面应变计的编号、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。

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

　　6、 应变计故障检查

　　红/黑之间正常300多欧姆

　　绿/白之间测出阻值查表可以得出温度

　　红或黑或绿或白对地之间正常绝缘20兆欧姆以上

　　红或黑对绿或白之间正常绝缘20兆欧姆以上

　　如果以上测量不正常说明传感器或接头待检查，请与我司技术人员联系

　　配套选购

　　·YSPT-4P 双护套四芯屏蔽电缆

　　·VM-103 全功能读数仪、MCU 系列自动化采集模块

　　·峟思单机版软件、峟思云平台

　　遵循标准

　　·GB/T 3408.2-2008 《大坝监测仪器应变计》

　　·GB/T 15406-2007 《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》

　　·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》

　　……