橋梁檢測設(shè)備及儀器

1、橋梁檢測設(shè)備及儀器橋梁檢測設(shè)備及儀器1儀器性能的基本技術(shù)指標(biāo)儀器性能的基本技術(shù)指標(biāo)2橋梁試驗(yàn)檢測儀器目錄 CONTENTS1、儀器性能的基本技術(shù)指標(biāo)基本技術(shù)指標(biāo)基本技術(shù)指標(biāo)可垃圾就可垃圾就 其指示值的穩(wěn)定程度。其指示值的穩(wěn)定程度。 1、測量精度：測量精度系指儀器所具有的可讀數(shù)能力（最小分辨率）。 2、量程：儀器的最大測量范圍（在動態(tài)測試中稱作動態(tài)范圍）。 3、靈敏度：被測物理量的單位變化引起的儀器讀數(shù)值（輸出與輸入的比值）叫做靈敏度，數(shù)值上它與精度互為倒數(shù)。 4、信噪比（S/N）：儀器測得的信號中信號（Signal）與同時測得的噪聲 （Noise）的比值，稱作信噪比。信噪比越大，測量效果越好。

2、 5、穩(wěn)定比：儀器穩(wěn)定性指儀器較長時間使用或受環(huán)境條件干擾影響時，其指示值的穩(wěn)定程度。6、誤差：（1）絕對誤差； （2）相對誤差。7、試驗(yàn)儀器標(biāo)定和校準(zhǔn) 出廠必須經(jīng)過國家認(rèn)可的計(jì)量論證或檢測標(biāo)定，并出具儀器性能指標(biāo)說明；使用過程中還需要定期（每一年或半年一次）對儀器主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定或校準(zhǔn)。橋梁檢測對儀器設(shè)備的要求橋梁檢測對儀器設(shè)備的要求1、性能（如精度、量程等）能夠滿足橋梁結(jié)構(gòu)（野外、室內(nèi)）試驗(yàn)的具體要 求。2、使用時不影響原結(jié)構(gòu)的受力性能和工作情況。3、使用方便、結(jié)構(gòu)可靠、經(jīng)濟(jì)耐用。2、橋梁試驗(yàn)檢測儀器機(jī)械式儀器機(jī)械式儀器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，讀數(shù)有一定的靈敏度，可靠直

3、觀， 可重復(fù)使用，其性能在多方面能滿足橋梁試驗(yàn)檢測要求。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：靈敏度較差，不便于遠(yuǎn)距離操作，難以自動測量與記錄。電（聲光）式儀器電（聲光）式儀器 特點(diǎn)：特點(diǎn)：發(fā)展更新塊，精度比較高，量程也比機(jī)械式大的多，目前在 許多方面已基本取代機(jī)械式儀器。（一）應(yīng)變儀器設(shè)備（一）應(yīng)變儀器設(shè)備1、引伸計(jì)、引伸計(jì) 測量構(gòu)件及其他物體兩點(diǎn)之間線變形的一種儀器，通常由傳感器、 放大器和記錄器三部分組成。 原理：原理： 傳感器直接和被測構(gòu)件接觸。構(gòu)件上被測的兩點(diǎn)之間的距離l為標(biāo)距，標(biāo)距的變化l（伸長或縮短）為線變形。構(gòu)件變形，傳感器隨著變形，并把這種變形轉(zhuǎn)換為機(jī)械、光、電、聲等信息，放大器將傳感器輸出的微小信

4、號放大。記錄器（或讀數(shù)器）將放大后的信號直接顯示或自動記錄下來。 引伸計(jì)的種類很多，大致可分為機(jī)械式引伸計(jì)、光學(xué)引伸計(jì)和電磁式引伸計(jì)等。這些引伸計(jì)的靈敏度一般可達(dá)1微米。 千分表引伸計(jì)因?yàn)槠涫褂梅奖?，故使用范圍較廣。 標(biāo)距范圍內(nèi)的變形，可通過千分表頂桿傳至表內(nèi)的齒輪放大系統(tǒng)進(jìn)行放大，然后由表盤上的指針讀出，其靈敏度取決于千分表的靈敏度。2、電阻應(yīng)變計(jì)（片）、電阻應(yīng)變計(jì)（片） （1）工作原理：將電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在被測構(gòu)件表面上，當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時，應(yīng)變計(jì)與構(gòu)件一起變形，致使應(yīng)變計(jì)的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化；通過電阻應(yīng)變測量裝置，可將這種變化測量出來，換算成應(yīng)變值或者輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號，用記錄儀

5、器記錄下來或直接存入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行處理得到所需要的應(yīng)力、應(yīng)變。（2）電阻應(yīng)變計(jì)（片）優(yōu)點(diǎn)）電阻應(yīng)變計(jì)（片）優(yōu)點(diǎn) 靈敏度高。電阻應(yīng)變儀可以精確地分辨出1 x 10-6應(yīng)變。 電阻片尺寸小且粘貼牢固。 電阻片質(zhì)量小。 可以在高溫（800-100）低溫（-100-70）、高壓（上萬個大氣壓）、高速旋轉(zhuǎn)（幾千轉(zhuǎn)mm-幾萬轉(zhuǎn)mm）核幅射等特殊條件下成功的使用。 便于長距離測量和采集記錄自動化。 可制成各種各樣精度很高的傳感器，以測量力、位移、加速度等力學(xué)量。（3）分類）分類 絲繞式 用電阻絲盤繞電阻片稱為絲繞式電阻片，目前廣泛使用的有半圓彎頭平繞式，這種電阻片多用紙底和紙蓋，價(jià)格低廉，適于實(shí)驗(yàn)室廣泛使用，

6、缺點(diǎn)是精度較差，橫向效應(yīng)系數(shù)較大。 短接式 這種電阻片的制作比較容易，在一排拉直的電阻絲之間，在預(yù)定的標(biāo)距上用較粗的導(dǎo)線相間地造成短路，這種電阻片有用紙底的，也有用膠底的。短路接式電阻片的優(yōu)點(diǎn)是幾何形狀比容易于保證，而且橫向效應(yīng)系數(shù)近于零。 箔式電阻片 它是在合金箔（康銅箔或鎳鉻箔）的一面涂膠形成膠底，然后在箔面上用照相腐蝕成形法制成的，所以幾何形狀和尺寸非常精密，而且由于電阻絲部分是平而薄的矩形截面，所以粘貼牢固，絲的散熱性能好，橫向效應(yīng)系數(shù)也較低。（4）粘貼步驟）粘貼步驟 應(yīng)變計(jì)準(zhǔn)備 用放大鏡對應(yīng)變片進(jìn)行檢查，保證選用的應(yīng)變片無缺陷和破損，好的應(yīng)變計(jì)絲柵平直整齊、均勻、無氣泡、無霉、無銹蝕

7、，基底和覆蓋層無破損，且同批誤差小于0.5。 構(gòu)件表面處理 先初步畫出貼片位置、用砂布或砂輪機(jī)將貼片位置打磨平整，混凝土表面無浮漿，必要時涂底膠處理，待固化后再次打磨。打磨方向與貼片方向斜交，在打磨平整的部位準(zhǔn)確畫出測點(diǎn)的縱、橫中心及貼片方向。 貼片 用鑷子夾脫脂棉球蘸酒精（或丙酮）將貼片位置清洗干凈。用手握住應(yīng)變片引出線，在其背面均勻涂抹一層膠水，然后放在測點(diǎn)上，調(diào)整應(yīng)變片的位置，使其可準(zhǔn)確定位。 導(dǎo)線的焊接與固定 粘結(jié)劑初步固化后，即可進(jìn)行焊線。應(yīng)變計(jì)和導(dǎo)線間的連接最好通過接線端子，焊點(diǎn)確保無虛焊。導(dǎo)線最好與試件綁扎固定，導(dǎo)線兩端 根據(jù)測點(diǎn)的編號作好標(biāo)記。 貼片質(zhì)量檢查 貼片質(zhì)量檢查包括外

8、觀檢查、電阻和絕緣電阻測量。外觀檢查主要觀察貼片方位是否正確，變計(jì)有無損傷，粘貼是否牢固和有無氣泡等。測量電阻值可以檢查有無斷路、回路。絕緣電阻是最重要的受檢指標(biāo)。絕緣好壞取決于應(yīng)變計(jì)的基底，粘貼不良或固化不充分的應(yīng)變計(jì)往往絕緣電阻低。 應(yīng)變計(jì)及導(dǎo)線的防護(hù) 常用室溫防護(hù)劑有： 凡士林；蜂蜜 ；石灰、炮油和松香混合物；環(huán)氧樹脂。3 3、應(yīng)變測量的儀器和設(shè)備、應(yīng)變測量的儀器和設(shè)備（1 1）惠斯頓電橋）惠斯頓電橋 根據(jù)電橋的測量電路，對應(yīng)變電橋的測量方法有： 單點(diǎn)測量半橋測量全橋測量 電橋的增減特性：相鄰的輸出符號相反，電橋輸出具有相減特性；相對兩臂符號相同，電橋輸出具有相加特性。（2 2）電阻應(yīng)變

9、儀）電阻應(yīng)變儀 電阻應(yīng)變儀是一種專用應(yīng)變測量放大器。一般具有如下三個功能： 裝有幾個電橋補(bǔ)充電阻（以適用于1/4橋和半橋測量）并提供電橋電源； 能把微弱的電信號放大； 把放大后的信號變換顯示出來或送給后續(xù)設(shè)備。（3 3）靜動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)）靜動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng) 電阻應(yīng)變儀按使用內(nèi)容不同，分為靜態(tài)應(yīng)變儀、動態(tài)應(yīng)變儀和靜動態(tài)應(yīng)變儀。4 4、基于應(yīng)變測量技術(shù)的傳感器、基于應(yīng)變測量技術(shù)的傳感器（1）力（或荷重）傳感器（2）鋼筋應(yīng)力計(jì)（3）弓形應(yīng)變傳感器（4）電阻式位移傳感器5 5、振弦式應(yīng)力計(jì)、振弦式應(yīng)力計(jì) 原理：振弦式應(yīng)力計(jì)主要元件是一根長度、面積和質(zhì)量都確定的張緊的鋼絲（振弦），在一定的預(yù)拉

10、力情形下該振弦有一個基本頻率。其工作過程：當(dāng)傳感器受拉（壓）力后，其鋼絲的拉力產(chǎn)生變化，鋼弦的自振頻率會發(fā)生相應(yīng)的變化。按照預(yù)先標(biāo)定的“力-頻率”關(guān)系曲線，即可得出作用在應(yīng)力計(jì)上的拉（壓）力。 6 6、光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器 光纖利用光的全反射原理引導(dǎo)光波，在光纖纖芯中周期性折射率變化形成光柵效應(yīng)。當(dāng)光纖光柵所處環(huán)境的物理量發(fā)生變化時，光柵周期或纖芯折射率會隨之發(fā)生變化，使得光纖光柵反射光的布拉格波長發(fā)生變化，借助某種裝置測量前后反射光波長的變化（通過建立并標(biāo)定光纖光柵的響應(yīng)與被測參量變化關(guān)系），就可以獲得待測物理量的變化情況。（二）變位儀器設(shè)備（二）變位儀器設(shè)備1、線位移測量儀表、線位

11、移測量儀表 常用機(jī)械式位移測量儀表的主要性能指標(biāo)常用機(jī)械式位移測量儀表的主要性能指標(biāo)百分表使用時應(yīng)注意的事項(xiàng)： 使用時，只能拿取外殼，不得任意推動測桿，避免磨損機(jī)件，影響放大倍數(shù)。注意保護(hù)觸頭，觸頭上不得有傷痕。 安裝時，使測桿與所測位移的方向一致，或者與被測物體表面保持垂直。并注意位移的正反方向和大小，以便調(diào)節(jié)測桿，使百分表有適宜的測量范圍。 百分表架要安設(shè)穩(wěn)妥，表架上各個螺絲要擰緊，但不可夾得過緊，否則會影響測桿移動。 百分表安裝好，可用鉛筆頭在表盤上輕輕敲擊，看指針擺動情況。若在某一固定值小范圍內(nèi)左右擺動，說明安裝正常。 百分表使用日久或經(jīng)過拆洗修理后，必須進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定可在專門的百分表

12、、千分表校正儀上進(jìn)行。千分表與百分表使作方法完全相同。2、連通管、連通管 原理：連通器中處于水平平面上的靜止液體的壓強(qiáng)相同。 使用方法：使用前先在橋跨方向布置直徑為1015mm的白塑料軟管，然后在每個測點(diǎn)位置剪斷管子，接上三通，把三通開口的一端管子豎起來綁在支架上，最后灌水（或其它有色液體）至標(biāo)尺位置，橋梁試驗(yàn)時加、卸荷載會引起橋梁結(jié)構(gòu)下?lián)?，此時水管中的水平液面仍需持平，每個測點(diǎn)的相對水位會發(fā)生變化，讀取這個變化值，經(jīng)簡單計(jì)算即可得到橋梁的撓度。3、光學(xué)（光電）儀器、光學(xué)（光電）儀器（1 1）高精度全站儀）高精度全站儀 適用于大橋成橋狀態(tài)坐標(biāo)或變形測量方面，橋梁跨徑越大（變形絕對值越大），其優(yōu)

13、勢越明顯（相對精度越高）。測量精度1mm。（2 2）精密水準(zhǔn)儀）精密水準(zhǔn)儀測量精度達(dá)0.01mm 精密水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀 數(shù)字電子水準(zhǔn)儀 特點(diǎn)： 電子水準(zhǔn)儀的觀測精度高，操作簡捷，自動觀測和記錄，并立即用數(shù)字顯示測量結(jié)果。電子水準(zhǔn)儀要求有一根能與其配套使用的條形編碼尺，該水準(zhǔn)尺通常由玻璃纖維或銦鋼制成。（3 3）橋梁動撓度檢測儀）橋梁動撓度檢測儀 工作原理：在橋梁的測試點(diǎn)上安裝一個測點(diǎn)目標(biāo)靶，在靶上制作一個光學(xué)標(biāo)志點(diǎn)，當(dāng)橋梁在動載作用下產(chǎn)生振動時，測試靶也跟著發(fā)生振動，通過測出靶上標(biāo)志點(diǎn)在CCD接收面上圖像位置的變化值，就可以得到橋梁振動的位移值。（三）裂縫檢測儀器設(shè)備（三）裂縫檢測儀器設(shè)備1

14、 1、回彈儀、回彈儀（1）檢測內(nèi)容：測定混凝土強(qiáng)度：中型和重型（2）原理：彈簧驅(qū)動重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，并以重錘被反彈回來的距離（稱回彈值，即反彈距離與彈簧初始長度之比）作為強(qiáng)度相關(guān)指標(biāo)來推算混凝土強(qiáng)度。（3）應(yīng)用： 1）對試件的檢驗(yàn)結(jié)果有懷疑或供檢驗(yàn)用的試件數(shù)量不足時，可采用回彈法檢測； 2）施工階段，回彈法可作為評估混凝土強(qiáng)度的依據(jù)。（4）適用范圍 ：被測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的內(nèi)外質(zhì)量基本一致。（5）下列情況不宜用回彈法： 1）混凝土表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異時； 2）被檢構(gòu)件厚度小于10cm； 3）碳化嚴(yán)重，或其它內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)。2、超聲波探測儀、超聲波探測儀（1）檢測內(nèi)容：測定混凝土強(qiáng)度、缺陷和裂縫等；（2）原理：利用超聲波在物體中傳播時，遇到不同介質(zhì)會在其界面反射的原理。頻率范圍：20200kHZ（3）應(yīng)用： 非金屬超聲波檢測儀可用來測定混凝土的均一性、裂縫、蜂窩以及強(qiáng)度、彈性模量等。3、鋼筋位置測定儀、鋼筋位置測定儀（1）檢測內(nèi)容：測定鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋位置和保護(hù)層厚度。（2）原理：儀器探頭產(chǎn)生一個電磁場，當(dāng)某條鋼筋或其他金屬物體位于這個電磁場內(nèi)時，會引起這個電磁場磁力的改變，造成局部電磁場強(qiáng)度的變化。電磁場強(qiáng)度的變化和金屬物大小與探頭距離存在一定的對應(yīng)關(guān)系。通過這種對應(yīng)關(guān)系，即可估測混凝土中鋼筋位