振弦式表面应变计技术详解

振弦式表面应变计是一种高精度应变传感器，广泛应用于工程监测和结构安全评估中。本文将详细介绍振弦式表面应变计的工作原理、安装方法以及注意事项，旨在帮助读者正确、合理地进行相关操作和应用，确保测试数据的准确性和可靠性。

一、振弦式表面应变计的工作原理
振弦式应变计的设计基于振弦原理，其工作原理简单而可靠。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，并将变形通过前、后端座传递给振弦，转变成振弦应力的变化。这一变化导致振弦的振动频率发生改变。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。

振弦式应变计的输出信号为标准频率信号，这一特点使其非常适合远距离传输，同时也便于计算机处理或电路调理。此外，应变计还可以同步测出埋设点的温度值，为数据分析提供更全面的信息。

振弦式应变计的技术参数通常如下：

量程：±3000με（微应变）
测量精度：±0.1%FS（满量程）
分辨率：1με（微应变）
绝缘电阻：≥50MΩ
标配线长：2m（可根据需求定制）
二、振弦式表面应变计的安装方法
振弦式表面应变计的安装步骤详细而严谨，以下是具体的安装指南：

1. 安装前准备
在开始安装前，需要准备以下工具和材料：

振弦式表面应变计
清洁剂（如酒精）
粘接剂（如环氧树脂）
砂纸或其他表面处理工具
标尺和记号笔
数据记录器或读取设备
钢板尺、记号笔、小铁锤、电缆夹、安装板等辅助工具

2. 选择安装位置
挑选一个与研究目的相关的、结构上具有代表性的位置。确保所选位置能够反映出结构在实际工作中所承受的应变。例如，对于桥梁结构，可以选择在主梁、桥墩等关键部位设置测点；对于隧道结构，可以在隧道壁、衬砌结构等处设置测点。

3. 表面处理
使用砂纸轻轻打磨传感器安装区域，去除杂质和不平整的部分，然后用酒精或其他清洁剂彻底清洁表面。这一步骤对于确保粘接剂与表面之间良好的粘接非常关键。

4. 混合与应用粘接剂
按照制造商的指示配比和混合粘接剂。在清洁、干燥的表面上均匀涂抹一层薄薄的粘接剂。


5. 放置应变计
将振弦式表面应变计放置在涂有粘接剂的位置，轻轻按压以确保良好接触。注意避免气泡的产生。用手指或小铁锤轻轻敲击应变计，使其与结构表面充分接触。

6. 固化
按照粘接剂制造商提供的固化时间，让粘接剂完全固化。固化过程中应避免振动或移动传感器。

7. 连接设备
固化完成后，将传感器连接到数据记录器或读取设备，按照制造商的指示进行设备配置和校准。用电缆夹将应变计的引出电缆固定在结构表面，以避免电缆在测试过程中受到拉力影响。

8. 功能测试
在安装完成后，进行一系列功能测试以确保传感器正常工作。检查数据的一致性和准确性，并根据需要进行调整和校准。

三、振弦式表面应变计的安装注意事项
为确保振弦式表面应变计的正确安装和使用，以下是一些重要的注意事项：

1. 测点选择
测点的选择对于应变测量至关重要。应选择具有代表性的结构部位作为测点，同时确保这些部位在结构受力较大或形变较明显处。

2. 表面清洁与处理
待测结构表面必须彻底清洁，确保没有油污、灰尘等杂质。使用砂纸打磨表面时，力度要均匀，避免过度打磨造成结构损伤。

3. 粘接剂使用
按照制造商的指示正确配比和混合粘接剂。涂抹粘接剂时，要均匀薄涂，避免产生气泡或空隙。

4. 固化过程
在粘接剂固化过程中，应避免振动或移动传感器，以免影响粘接效果。严格按照制造商提供的固化时间进行操作。

5. 设备连接与测试
确保传感器与数据记录器或读取设备连接牢固、可靠。在连接完成后，进行初步测试，确认传感器正常工作。

6. 信号屏蔽与接地
为确保数据传输的稳定性和准确性，需要对信号线进行适当的屏蔽和接地处理。在信号传输过程中，应尽量避免与强电磁场、电力线路等干扰源接触。

7. 培训和技术支持
应对使用振弦应变计的工作人员进行专业培训和技术支持，提高其对仪器的工作原理、操作方法等的了解和掌握程度。在工作人员遇到问题时，应及时提供技术支持和解决方案。

四、振弦式表面应变计的维护与保养
正确的维护与保养是确保振弦式表面应变计长期稳定性和准确性的关键。以下是一些维护与保养的建议：

1. 定期标定
振弦式应变计在使用过程中应定期进行标定，以确保其测量准确度。标定时应使用专业设备，按照规定的操作程序进行。

2. 防潮防震
振弦式应变计对环境湿度和振动较为敏感，应存放在干燥、无强烈振动的地方。安装时应采取防震措施，以减小外界振动对其造成的影响。

3. 清洁与保养
应定期清洁振弦式应变计的表面，保持其干净整洁。在保养过程中，严禁使用腐蚀性物质，以免对传感器造成损害。

4. 更换元件
若发现振弦式应变计的某些元件出现老化、损坏等现象，应及时更换。更换时应选用与原传感器相匹配的元件，并按照规定的操作程序进行。

五、应用场景与优势
振弦式表面应变计以其高精度、稳定性好、响应速度快、应用领域广等特点，在工程监测和结构安全评估中发挥着重要作用。以下是其主要应用场景和优势：

1. 桥梁监测
桥梁作为重要的交通设施，其结构安全至关重要。振弦式应变计可以实时监测桥梁的应变情况，为桥梁的安全评估和维护提供重要数据支持。

2. 隧道工程
隧道工程具有复杂的地质条件和施工难度，振弦式应变计可以监测隧道的变形情况，及时发现潜在的安全隐患。

3. 大坝安全监测
大坝作为重要的水利工程设施，其安全稳定关系到人民生命财产安全。振弦式应变计可以实时监测大坝的应变和变形情况，为大坝的安全评估提供可靠数据。

4. 建筑物结构监测
振弦式应变计可以应用于各类建筑物的结构监测中，监测建筑物的变形和应力变化，为建筑物的安全评估和维护提供重要依据。

5. 高精度测量
振弦式应变计具有高精度测量能力，能够准确反映被测结构物的应变情况，为工程设计和施工提供精确数据支持。

6. 稳定性好
振弦式应变计设计简洁、工作稳定可靠，能够在恶劣环境下长期稳定运行，确保数据的连续性和可靠性。

7. 响应速度快
振弦式应变计响应速度快，能够实时监测被测结构物的应变变化，及时发现异常情况，为工程安全提供有力保障。

8. 应用领域广
振弦式应变计广泛应用于桥梁、隧道、大坝、建筑物等各类工程监测中，具有广泛的应用领域和市场需求。