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桥梁检测设备及仪器1仪器性能的基本技术指标2桥梁试验检测仪器目录CONTENTS1、仪器性能的基本技术指标基本技术指标可垃圾就其指示值的稳定程度。1、测量精度：测量精度系指仪器所具有的可读数能力（最小分辨率）。2、量程：仪器的最大测量范围（在动态测试中称作动态范围）。3、灵敏度：被测物理量的单位变化引起的仪器读数值（输出与输入的比值）叫做灵敏度，数值上它与精度互为倒数。4、信噪比（S/N）：仪器测得的信号中信号（Signal）与同时测得的噪声（Noise）的比值，称作信噪比。信噪比越大，测量效果越好。5、稳定比：仪器稳定性指仪器较长时间使用或受环境条件干扰影响时，其指示值的稳定程度。6、误差：（1）绝对误差；（2）相对误差。7、试验仪器标定和校准出厂必须经过国家认可的计量论证或检测标定，并出具仪器性能指标说明；使用过程中还需要定期（每一年或半年一次）对仪器主要技术指标进行标定或校准。桥梁检测对仪器设备的要求1、性能（如精度、量程等）能够满足桥梁结构（野外、室内）试验的具体要求。2、使用时不影响原结构的受力性能和工作情况。3、使用方便、结构可靠、经济耐用。2、桥梁试验检测仪器序号参数机械式仪器电（声光）学仪器1应变千分表、引伸仪、手持应变仪电阻应变计、电阻应变仪、数据采集器、数据采集系统2变位千分表、百分表、挠度计位移计、水准仪、经纬仪、全站仪、测距仪3裂缝读数尺超声波探测仪、读数显微镜、数码裂缝检测仪机械式仪器优点：准确度高，对环境适应性强，读数有一定的灵敏度，可靠直观，可重复使用，其性能在多方面能满足桥梁试验检测要求。缺点：灵敏度较差，不便于远距离操作，难以自动测量与记录。电（声光）式仪器特点：发展更新块，精度比较高，量程也比机械式大的多，目前在许多方面已基本取代机械式仪器。（一）应变仪器设备1、引伸计测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器，通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。原理：传感器直接和被测构件接触。构件上被测的两点之间的距离l为标距，标距的变化△l（伸长或缩短）为线变形。构件变形，传感器随着变形，并把这种变形转换为机械、光、电、声等信息，放大器将传感器输出的微小信号放大。记录器（或读数器）将放大后的信号直接显示或自动记录下来。引伸计的种类很多，大致可分为机械式引伸计、光学引伸计和电磁式引伸计等。这些引伸计的灵敏度一般可达1微米。千分表引伸计因为其使用方便，故使用范围较广。标距范围内的变形，可通过千分表顶杆传至表内的齿轮放大系统进行放大，然后由表盘上的指针读出，其灵敏度取决于千分表的灵敏度。2、电阻应变计（片）（1）工作原理：将电阻应变计粘贴在被测构件表面上，当构件发生变形时，应变计与构件一起变形，致使应变计的电阻值发生相应的变化；通过电阻应变测量装置，可将这种变化测量出来，换算成应变值或者输出与应变成正比的模拟电信号，用记录仪器记录下来或直接存入计算机，进行处理得到所需要的应力、应变。（2）电阻应变计（片）优点①灵敏度高。电阻应变仪可以精确地分辨出1x10-6应变。②电阻片尺寸小且粘贴牢固。③电阻片质量小。④可以在高温（800-100℃）低温（-100-70℃）、高压（上万个大气压）、高速旋转（几千转／mm-几万转／mm）核幅射等特殊条件下成功的使用。⑤便于长距离测量和采集记录自动化。⑥可制成各种各样精度很高的传感器，以测量力、位移、加速度等力学量。（3）分类①丝绕式用电阻丝盘绕电阻片称为丝绕式电阻片，目前广泛使用的有半圆弯头平绕式，这种电阻片多用纸底和纸盖，价格低廉，适于实验室广泛使用，缺点是精度较差，横向效应系数较大。②短接式这种电阻片的制作比较容易，在一排拉直的电阻丝之间，在预定的标距上用较粗的导线相间地造成短路，这种电阻片有用纸底的，也有用胶底的。短路接式电阻片的优点是几何形状比容易于保证，而且横向效应系数近于零。③箔式电阻片它是在合金箔（康铜箔或镍铬箔）的一面涂胶形成胶底，然后在箔面上用照相腐蚀成形法制成的，所以几何形状和尺寸非常精密，而且由于电阻丝部分是平而薄的矩形截面，所以粘贴牢固，丝的散热性能好，横向效应系数也较低。（4）粘贴步骤①应变计准备用放大镜对应变片进行检查，保证选用的应变片无缺陷和破损，好的应变计丝栅平直整齐、均匀、无气泡、无霉、无锈蚀，基底和覆盖层无破损，且同批误差小于0.5Ω。②构件表面处理先初步画出贴片位置、用砂布或砂轮机将贴片位置打磨平整，混凝土表面无浮浆，必要时涂底胶处理，待固化后再次打磨。打磨方向与贴片方向斜交，在打磨平整的部位准确画出测点的纵、横中心及贴片方向。③贴片用镊子夹脱脂棉球蘸酒精（或丙酮）将贴片位置清洗干净。用手握住应变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，调整应变片的位置，使其可准确定位。④导线的焊接与固定粘结剂初步固化后，即可进行焊线。应变计和导线间的连接最好通过接线端子，焊点确保无虚焊。导线最好与试件绑扎固定，导线两端根据测点的编号作好标记。⑤贴片质量检查贴片质量检查包括外观检查、电阻和绝缘电阻测量。外观检查主要观察贴片方位是否正确，变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。测量电阻值可以检查有无断路、回路。绝缘电阻是最重要的受检指标。绝缘好坏取决于应变计的基底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电阻低。⑥应变计及导线的防护常用室温防护剂有：凡士林；蜂蜜；石灰、炮油和松香混合物；环氧树脂。3、应变测量的仪器和设备（1）惠斯顿电桥根据电桥的测量电路，对应变电桥的测量方法有：①单点测量②半桥测量③全桥测量电桥的增减特性：相邻的输出符号相反，电桥输出具有相减特性；相对两臂符号相同，电桥输出具有相加特性。（2）电阻应变仪电阻应变仪是一种专用应变测量放大器。一般具有如下三个功能：①装有几个电桥补充电阻（以适用于1/4桥和半桥测量）并提供电桥电源；②能把微弱的电信号放大；③把放大后的信号变换显示出来或送给后续设备。（3）静动态数据采集处理系统电阻应变仪按使用内容不同，分为静态应变仪、动态应变仪和静动态应变仪。4、基于应变测量技术的传感器（1）力（或荷重）传感器（2）钢筋应力计（3）弓形应变传感器（4）电阻式位移传感器5、振弦式应力计原理：振弦式应力计主要元件是一根长度、面积和质量都确定的张紧的钢丝（振弦），在一定的预拉力情形下该振弦有一个基本频率。其工作过程：当传感器受拉（压）力后，其钢丝的拉力产生变化，钢弦的自振频率会发生相应的变化。按照预先标定的“力-频率”关系曲线，即可得出作用在应力计上的拉（压）力。6、光纤光栅传感器光纤利用光的全反射原理引导光波，在光纤纤芯中周期性折射率变化形成光栅效应。当光纤光栅所处环境的物理量发生变化时，光栅周期或纤芯折射率会随之发生变化，使得光纤光栅反射光的布拉格波长发生变化，借助某种装置测量前后反射光波长的变化（通过建立并标定光纤光栅的响应与被测参量变化关系），就可以获得待测物理量的变化情况。（二）变位仪器设备1、线位移测量仪表常用机械式位移测量仪表的主要性能指标名称精度量程千分表0.001mm1~30mm百分表0.01mm10~50mm挠度计0.1mm不限百分表使用时应注意的事项：①使用时，只能拿取外壳，不得任意推动测杆，避免磨损机件，影响放大倍数。注意保护触头，触头上不得有伤痕。②安装时，使测杆与所测位移的方向一致，或者与被测物体表面保持垂直。并注意位移的正反方向和大小，以便调节测杆，使百分表有适宜的测量范围。③百分表架要安设稳妥，表架上各个螺丝要拧紧，但不可夹得过紧，否则会影响测杆移动。④百分表安装好，可用铅笔头在表盘上轻轻敲击，看指针摆动情况。若在某一固定值小范围内左右摆动，说明安装正常。⑤百分表使用日久或经过拆洗修理后，必须进行标定，标定可在专门的百分表、千分表校正仪上进行。千分表与百分表使作方法完全相同。2、连通管原理：连通器中处于水平平面上的静止液体的压强相同。使用方法：使用前先在桥跨方向布置直径为10~15mm的白塑料软管，然后在每个测点位置剪断管子，接上三通，把三通开口的一端管子竖起来绑在支架上，最后灌水（或其它有色液体）至标尺位置，桥梁试验时加、卸荷载会引起桥梁结构下挠，此时水管中的水平液面仍需持平，每个测点的相对水位会发生变化，读取这个变化值，经简单计算即可得到桥梁的挠度。3、光学（光电）仪器（1）高精度全站仪适用于大桥成桥状态坐标或变形测量方面，桥梁跨径越大（变形绝对值越大），其优势越明显（相对精度越高）。测量精度1mm。（2）精密水准仪——测量精度达0.01mm①精密水准仪和数字水准仪②数字电子水准仪特点：电子水准仪的观测精度高，操作简捷，自动观测和记录，并立即用数字显示测量结果。电子水准仪要求有一根能与其配套使用的条形编码尺，该水准尺通常由玻璃纤维或铟钢制成。（3）桥梁动挠度检测仪工作原理：在桥梁的测试点上安装一个测点目标靶，在靶上制作一个光学标志点，当桥梁在动载作用下产生振动时，测试靶也跟着发生振动，通过测出靶上标志点在CCD接收面上图像位置的变化值，就可以得到桥梁振动的位移值。（三）裂缝检测仪器设备1、回弹仪（1）检测内容：测定混凝土强度：中型和重型（2）原理：弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并以重锤被反弹回来的距离（称回弹值，即反弹距离与弹簧初始长度之比）作为强度相关指标来推算混凝土强度。（3）应用：1）对试件的检验结果有怀疑或供检验用的试件数量不足时，可采用回弹法检测；2）施工阶段，回弹法可作为评估混凝土强度的依据。（4）适用范围：被测结构或构件混凝土的内外质量基本一致。（5）下列情况不宜用回弹法：1）混凝土表层与内部质量有明显差异时；2）被检构件厚度小于10cm；3）碳化严重，或其它内部存在缺陷的混凝土结构。2、超声波探测仪（1）检测内容：测定混凝土强度、缺陷和裂缝等；（2）原理：利用超声波在物体中传播时，遇到不同介质会在其界面反射的原理。频率范围：20~200kHZ（3）应用：非金属超声波检测仪可用来测定混凝土的均一性、裂缝、蜂窝以及强度、弹性模量等。3、钢筋位置测定仪（1）检测内容：测定钢筋混凝土构件内钢筋位置和保护层厚度。（2）原理：仪器探头产生一个电磁场，当某条钢筋或其他金属物体位于这个电磁场内时，会引起这个电磁场磁力的改变，造成局部电磁场强度的变化。电磁场强度的变化和金属物大小与探头距离存在一定的对应关系。通过这种对应关系，即可估测混凝土中钢筋位置、深度和尺寸。（3）应用：1）主要承重构件或承重构件的主要受力部位；2）钢筋可能锈蚀活化的部位。4、钢筋锈蚀仪（1）检测内容：测定混凝土内钢筋锈蚀；（2）原理：结构混凝土中的钢筋发生锈蚀使得钢筋有效截面积减小、体积增大，从而导致混凝土膨胀、剥落、钢筋与混凝土的握裹力及承载力降低，直接影响到混凝土结构的安全性及耐久性，故可通过钢筋锈蚀导致的影响检测裂缝。（3）应用：对结构混凝土中的钢筋锈蚀程度进行非破损检测，在发生锈蚀和引起重大事故前预先发现。