工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測基礎(chǔ)與實踐 課件 陽洋 13.拉線傳感器、14.應(yīng)變計

拉線傳感器01原理Principle02設(shè)備和工具EquipmentandTools03操作步驟Steps04代碼講解ProgramExplanationCONTENT目錄101原理2拉線傳感器原理拉線傳感器的軸與轉(zhuǎn)盤相連。物體的直線位移引起電位器式角位移轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動而引起的電位器阻值的變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。接上電源后可以把電阻變化值轉(zhuǎn)換為電流或者電壓輸出。滑動變阻器等效402設(shè)備和工具實驗所用主要設(shè)備和工具拉線傳感器JcbleJuRaTinyMLKit開發(fā)板603操作步驟實驗操作步驟再將開發(fā)板板用USB轉(zhuǎn)Tpye-C接口接到電腦上。輸入程序后，傳輸?shù)介_發(fā)板板中，打開串口監(jiān)視器就能看到拉線被拉長度。將拉線傳感器固定在某個位置后，再將拉線傳感器接到開發(fā)板上。注意事項拉繩往復運動的瞬間加速絕對不可超過1米/秒；拉繩的往復運動的瞬間加速絕對不可超過0.5米/秒；否則可能造成拉繩斷裂。拉繩傳感器還沒有固定前，請勿用手或是其它產(chǎn)品將鋼索拉出并讓其瞬間自行彈回。因為此舉將造成拉繩的斷裂，并傷害傳感器結(jié)構(gòu)及人身安全。避免傳感器的拉繩受外力的割傷、燒損和撞擊等不當之事。132904代碼講解代碼外接了傳感器的傳輸速率建議不要修改，因為相關(guān)參數(shù)廠家已經(jīng)調(diào)試好了代碼將傳感器讀取到的值轉(zhuǎn)化成電壓值，再通過公式轉(zhuǎn)化成長度。每隔2s（2000ms）讀取一次數(shù)據(jù)，時間可以修改。應(yīng)變計01原理Principle02設(shè)備和工具EquipmentandTools03操作步驟Steps04代碼講解ProgramExplanationCONTENT目錄1301原理14應(yīng)力和應(yīng)變什么是應(yīng)力，什么是應(yīng)變？應(yīng)力，是指截面上某點處單位面積內(nèi)的分布內(nèi)力，即內(nèi)力集度。應(yīng)變指在外力和非均勻溫度場等因素作用下物體局部的相對變形，變形的程度稱作應(yīng)變。應(yīng)力和應(yīng)變一個物體在受力狀態(tài)下是保持平衡狀態(tài)的把物體切成兩部分，在假想截面上必然有兩個力N1和N2讓各自的物體保持平衡，這組力稱之為“內(nèi)力”。應(yīng)力和應(yīng)變把公式中的力換成內(nèi)力應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)變用ε表示，量綱為1物體在受到外力作用下會產(chǎn)生一定的變形，變形的程度稱應(yīng)變。應(yīng)變有正應(yīng)變（線應(yīng)變），切應(yīng)變（角應(yīng)變）及體應(yīng)變，具體解釋下線應(yīng)變。應(yīng)力傳感器應(yīng)力傳感器應(yīng)力計應(yīng)變計傳感器剛度比所測物體的剛度大傳感器剛度比所測物體的剛度小本實驗所用傳感器為應(yīng)變計應(yīng)變計的分類應(yīng)變計應(yīng)變計感受變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)變量。主要用于長期監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)及巖石表面的應(yīng)變變化。原理振弦式應(yīng)變計差阻式應(yīng)變計當儀器受到外界的拉壓變形時，一根鋼絲受拉，其電阻增加。另一根鋼絲受壓，其電阻減少。測量兩根鋼絲電阻的比值，就可以求得儀器的變形量。原理用于埋設(shè)在混凝土中或表面觀測其應(yīng)變，通過改裝可用于測量鋼板應(yīng)力。應(yīng)變計應(yīng)變計受力引起光纖光柵發(fā)生變化，導致光纖光柵長度發(fā)生變化，再通過公式算出反射光波長，根據(jù)波長可以算得應(yīng)力計的受力，因此光纖光柵可以用來測應(yīng)變?？梢詼y量金屬結(jié)構(gòu)、樁、橋梁、建筑物等等表面或者混凝土內(nèi)部的應(yīng)變變化。原理光纖光柵應(yīng)變計電阻式應(yīng)變片電阻式應(yīng)變片能將機械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，再通過惠斯頓電橋?qū)㈦娮栊盘栟D(zhuǎn)換成電壓信號，輸入相關(guān)的儀器儀表進行分析。原理適用范圍十分廣泛，鋼鐵、木材、塑料、玻璃、土石、復合材料等各種金屬及非金屬材料都能使用。應(yīng)變計除了鋼筋混凝土建筑物需要進行應(yīng)變監(jiān)測，木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測也是當下一大熱點。針對于木結(jié)構(gòu)的應(yīng)變監(jiān)測，一般使用專門測低彈性模量材料的電阻式應(yīng)變片或者光纖光柵應(yīng)變計。使用專門測木結(jié)構(gòu)的電阻式應(yīng)變片，是因為其小巧方便，而且木結(jié)構(gòu)屬于低彈性模量材料?，F(xiàn)如今，更多的人會使用光纖光柵應(yīng)變計對木結(jié)構(gòu)的應(yīng)變進行監(jiān)測。因為其有如下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、外形可變,適合埋入大型結(jié)構(gòu)中,穩(wěn)定性、重復性好;具有非傳導性,對被測介質(zhì)影響??；電絕緣性能好，安全可靠。光纖本身是由電介質(zhì)構(gòu)成的，而且無需電源驅(qū)動，防止火災的產(chǎn)生；傳輸損耗小:可實現(xiàn)遠距離遙控監(jiān)測。實際上，考慮到木結(jié)構(gòu)和古建筑的用電安全和拉線等問題，應(yīng)變傳感器選擇不外供電、不拉線，可以超低功耗無線組網(wǎng)的即可。應(yīng)變計本實驗所用傳感器是BY-DTA100型“弓形”表面應(yīng)變傳感器。主要用途是測量混凝土和大型鋼結(jié)構(gòu)的表面應(yīng)變和裂縫。標距100mm混凝土應(yīng)變監(jiān)測應(yīng)變計原理本實驗所用應(yīng)變計是實現(xiàn)力—應(yīng)變—電阻—電信號變化四個轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化的一種力敏感傳感器。通過計算儀器設(shè)置的標定系數(shù)來求應(yīng)變值2502設(shè)備和工具實驗所用主要設(shè)備和工具12V電源適配器JcbleJuRaTinyMLKit開發(fā)板應(yīng)變計通信線纜應(yīng)變前置模塊2703操作步驟實驗操作步驟再將開發(fā)板用USB轉(zhuǎn)Tpye-C接口接到電腦上，最后將電源接上，注意正負極（有白色條紋的接正極）。把應(yīng)力計固定在要測物體上，然后將應(yīng)力計和應(yīng)變放大器都接到開發(fā)板上。（其中應(yīng)變放大器已經(jīng)和應(yīng)力計接在一起了）2904代碼講解代碼設(shè)定引腳讀取數(shù)據(jù)的分辨率，引腳讀取數(shù)據(jù)后，使用傳感器制作公司所規(guī)定的的計算方法計算得到電壓值，再通過公式轉(zhuǎn)化成應(yīng)變值。（應(yīng)變值被放大了100倍）定義一個可以存儲128個數(shù)據(jù)的空數(shù)組，將讀取到的數(shù)據(jù)儲存進去。并非固定只能取128，想存多少可以自己定,。結(jié)果應(yīng)變計不動時的讀數(shù)應(yīng)變計被拉伸時的讀數(shù)應(yīng)變計被壓縮時的讀數(shù)本實