探百变之神器——浅谈桥梁应变测试新技术及工(2)

常用的四类应变测试技术的分析与比较如表1所示。?

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综合以上分析并结合桥梁荷载试验的特点和要求，机械式、振弦式、光纤光栅式应变传感器（装置）等均不适合荷载试验应用。电阻式应变测量具有精度高、灵敏度高、使用方便的优点，但是重点需要克服其稳定性差、受环境影响大的缺点。因此，本文基于电阻式测量原理，提出一种新的应变测试技术，研发出了多用途应变测量传感器。基于特殊的技术措施，攻克了电阻应变片测量中的缺陷，可适应各种不同应变量程需求，满足桥梁及其他结构野外测试的要求。

应变测试的创新之举

技术原理??

新型多用途应变测量传感器是基于电阻式应变测量技术研发而成的。新型传感器的核心元件为双悬臂构造、全桥电路，从根本上提升了其测试效果。因双悬臂梁端部在产生微小挠度时近似平动（梁端在外力作用下其端部转角很小，可以忽略不计），从而保证了传感器输入与输出的线性关系，从理论上避免了梁在小挠度下附加弯矩引起的非线性结果。而且双悬臂梁抗扭刚度显著增大，梁截面弯矩较同尺寸单悬臂梁增大一倍，极大地增加了传感器的稳定性，提高了传感器的输出灵敏度。

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图5 双悬臂梁构造示意图

传统电阻式应变测量技术多为四分之一桥或半桥电路，测试灵敏度较低。新型传感器在内部双悬臂梁表面粘贴诺干枚高精度应变片组成全桥电路，一方面使测试灵敏度达到四分之一桥的四倍，半桥的两倍，极大增加了测试效果；另一方面将电路集合在传感器，省去了复杂的贴片与接线工作。

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图6 全桥电路示意图

新型传感器问世

根据以上技术原理，某科研团队研发了新型多用途应变测量传感器。该传感器主要由传感器、连杆、支座三个部分构成，连杆的一端与应变传感器相连，另一端则连接支座。使用时将传感器和支座用胶粘贴在构件被测部位，当构件发生变形时，传感器与支座之间会产生相对位移ΔL，通过标定系数，从而可以直接得到被测部位的平均应变值。新型多用途应变测量传感器的构造如图7所示，外观示意如图8所示。

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图7 传感器构造示意图

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图8 新型多用途应变测量传感器外观示意图

传感器内部的双悬臂梁上粘贴一组高精度传感器专用应变片，组成全桥电路。桥路温度补偿和多重防护措施，有效地降低了温度影响，提高传感器稳定性。新型应变测量传感器具有如下主要技术特征：

（1）精度高，量程大。该传感器灵敏度高，且根据连杆长度不同，可提供不同量程，满足各类结构的测试需要。它不仅可以用于一般混凝土、钢结构表面应变测试，还可以用于圬工结构表面平均应变测试、跨裂缝测试、微小变位测试等。

（2）数据可靠，稳定性好。传感器内设温度自补偿及桥路补偿，并加装衬套隔热措施与多层防潮措施，以减小环境对测值稳定性的影响。试验表明，该传感器良好的稳定和绝缘特性，适应各类环境测试，环境越恶劣，该传感器的优势越明显。

（3）可装配式结构设计，安装使用方便。该传感器无需结构表面打磨、焊线等复杂操作，安装方便快捷，工作效率高，且可以反复使用。

（4）多种工作模式，扩展性强。该传感器不仅可以通过调整连杆长度满足不同量程的单向应变测试需要，还可以自由组合形成应变花，实现平面应变测试。优良的结构设计还能够实现各类建筑结构的动态应变测试。

无线应变测量传感器研发

为了提高桥梁荷载试验效率，减少测试布线和采集设备及辅助设备的使用，在多用途应变测量传感器基础上，研究团队将单通道应变采集仪与传感器巧妙结合在一起，形成无线应变测量传感器，如图9所示。

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文章来源：《中国表面工程》 网址: http://www.zgbmgc.cn/zonghexinwen/2021/1010/711.html