振弦裂缝计——监测与评估结构安全的重要工具

裂缝计又名裂缝仪、位移计、裂缝计等，它的很多名字其实很直接的说明其工作原理或其监测的领域。振弦裂缝计是一种用于测量物体表面裂缝宽度变化的精密仪器。当被测结构物发生变形裂缝时将会带动测缝计变化，通过前、后端座传递给振弦使其产生应力变化，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，即可根据测量数据计算出被测结构物的变形量。


安装说明：

a、安装前检测

安装前首先检查仪器是否完好。方法是：将测缝计接上读数仪，用手握住测缝计两端，向两头拉或推测杆，看读数仪读数是否变化和正常。

b、布点

根据测试要求选择好测试点，确认测缝计安装位置和测试导线布线方式，选择适当线长的测缝计布置在安装点处。

c、安装

测缝计安装时应平行于被测结构的表面，并垂直于裂缝。

将测缝计拉伸至一定长度后（确保能够测量拉伸和压缩方向的变形量程，仪器读数最好在20-30mm左右），定好安装打孔位置；

用电锤（冲击钻）在打孔位置打孔，清除孔内杂物，植入膨胀螺丝安装连接端座并拧紧螺丝；

将测缝计本体安装于连接端座上；

记录好安装点对应的测缝计编号及安装位置，装置标识牌等；

测缝计安装后，将测缝计测试导线引至观测处，连接读数仪，记录初始测量记录，并拍照存档。

电缆安装：

仪器电缆布置时不得与交流电缆一同敷设，电缆走线应尽量避免受到移动设备、尖锐材料等的伤害。

振弦式裂缝计采用专用二芯电缆按照相同颜色芯线将仪器电缆接长。在现场加长测缝计的电缆时，先将电缆头护层剥开40~50mm，然后按照芯线的颜色错落（台阶式）依次剥开绝缘层，剥绝缘层时应避免将导线碰伤，芯线的焊接必须牢固，各芯线之间必须有绝缘层隔离。要保证接头完全防水，可使用自粘性热缩管来密封连接。再整体用自粘性胶带包裹，最外层用电气胶带包裹保护自粘性胶带保护层不被破坏。也可以用专用防水接头连接。

数据读取与计算：

振弦式裂缝计测试方法可采用手动和自动两种，目前工程中主要用人工测读方式进行量测，即用测读仪现场量取传感器频率或频模值。

a、仪器与测读仪的连接

具体方法如下：接通测读仪电源，振弦式裂缝计仪器电缆为2芯电缆，分别与测读仪的连接电缆对应颜色的分线电缆用电缆夹相连，按测读仪测试按钮，测读仪数显窗口会出现数据（传感器频率或频模值），反复几次，观测数据是否稳定，如果几次测试数据变化量在1Hz以内，可以认为测试数据稳定，取平均值作为测试值。

由于测读仪在测试时会发出很高的脉冲电流，所以在测试时操作者必须使测试接头保持干燥，并使接头处的两根导线相互分开，不要有任何接触，不然会影响测试结果。

b、一般计算公式

当不考虑外界温度变化时，裂缝计仅受到轴向变形，其变形量J与输出的频率模数△F具有以下线性关系：

J = K△F △F = F - F0

式中：

k — 标定系数，单位为mm/KHz2；

△F — 裂缝计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为KHz2；

F —裂缝计的实时测量值，单位为KHz2；

F0 — 裂缝计的基准值，单位为KHz2。

自动化监测：

自动化监测采用振弦式传感器无线测量仪连接裂缝计，自动采集数据上传到网络平台，进行数据采集和分析。

主要应用场景：
1、建筑物检测：裂缝计广泛应用于建筑物的安全监测，特别是对于桥梁、隧道、大坝等大型工程设施，裂缝计可以帮助工程师及时发现并预测可能出现的安全隐患。
2、地质灾害预警：在地质灾害频繁发生的地区，裂缝计可以用来监测地面裂缝的变化，提前预警可能发生的滑坡、塌方等地质灾害。
3、工业生产监控：在工业生产过程中，裂缝计也可以用来监测机器设备的磨损程度，防止因设备老化引起的事故。
4、科学研究：在科学研究领域，裂缝计也被广泛应用，例如地震研究、材料科学等领域，通过对裂缝的监测，可以获得丰富的科研数据。