汉中虑式科技有限公司

  本使用說明僅適用于本公司（四川葛南儀器有限公司）生產(chǎn)的VWJ型振弦式表面測(cè)縫計(jì)，其中包括有VWJ-12、VWJ-20、VWJ-25、VWJ-50、VWJ-100等型號(hào)。
1 用途
 VWJ型振弦式表面測(cè)縫計(jì)適用于長(zhǎng)期布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物或其它材料結(jié)構(gòu)物內(nèi)及表面上，測(cè)量結(jié)構(gòu)物伸縮縫或周邊縫的開合度(變形)，并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。測(cè)縫計(jì)的位移傳感器采用的是振弦式位移計(jì)，其由位移計(jì)加裝配套附件而組成。表面測(cè)縫計(jì)具有智能識(shí)別功能。       

2 格及主要技術(shù)參數(shù)

3  結(jié)構(gòu)及工作原理
    3.1 結(jié)構(gòu)
    VWJ 型振弦式表面測(cè)縫計(jì)由萬向節(jié)、位移計(jì)、振弦及激振電磁線圈、觀測(cè)電纜等組成。
    3.2 工作原理 

    當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)將會(huì)帶動(dòng)測(cè)縫計(jì)伸縮，經(jīng)萬向節(jié)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(dòng)頻率。電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形量。同時(shí)可同步測(cè)出埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。
    3.3 計(jì)算方法

         a)當(dāng)外界溫度恒定測(cè)縫計(jì)僅受到軸向變形時(shí)，其變形量Ｊ與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：

                                 J = K△F

             △F = F - F0

       式中：k — 測(cè)縫計(jì)測(cè)量變形量的最小讀數(shù)，單位為mm/F；

                       △F — 測(cè)縫計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為F；

                          F — 測(cè)縫計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為F；

                         F0 — 測(cè)縫計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。

          b)當(dāng)測(cè)縫計(jì)不受外力作用時(shí)(儀器兩端標(biāo)距不變)，而溫度增加△T時(shí)，測(cè)縫計(jì)有一個(gè)輸出量△F′，這個(gè)輸出量?jī)H僅是由溫度變化而造成的，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)給以扣除。

    實(shí)驗(yàn)可知△F′與△T具有如下線性關(guān)系：

                                 J′= k△F′+ b△T = 0

                             k△F′= -b△T

              △T = T - T0

        式中：b — 測(cè)縫計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為mm/℃；

                        △T — 溫度實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為℃；

                           T — 溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為℃；

                         T0 — 溫度的基準(zhǔn)值，單位為℃。

           c)布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物或其它材料結(jié)構(gòu)物內(nèi)及表面上的測(cè)縫計(jì)，受到的是變形和溫度的雙重作用，因此測(cè)縫計(jì)一般計(jì)算公式為：

              Jm = k△F + b△T = k (F - F0) + b (T - T0)

        式中：Jm—被測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形量，單位為mm。

    注：VWJ型振弦式測(cè)縫計(jì)的敏感測(cè)量元件，與機(jī)架的材料線膨脹系數(shù)為同一量級(jí)，所以實(shí)測(cè)時(shí)溫度修正系數(shù)甚小，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得其溫度修正系數(shù)小于最小讀數(shù)，一般計(jì)算時(shí)可用公式a。

4 埋設(shè)與安裝
  表面測(cè)縫計(jì)的使用場(chǎng)合很廣，儀器經(jīng)加裝一些專用附件后，可以測(cè)量被測(cè)結(jié)構(gòu)物任何方向裂縫的相對(duì)變化量，測(cè)縫計(jì)安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)工作現(xiàn)場(chǎng)的不同，合理的選擇埋設(shè)位置和安裝方法，下面對(duì)表面測(cè)縫計(jì)的通用安裝方法進(jìn)行簡(jiǎn)述。
  4.1 單向表面測(cè)縫計(jì)的安裝
  表面測(cè)縫計(jì)的安裝位置和方向確定后，在安裝位置設(shè)置安裝基床,或者對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)物表面進(jìn)行必要的清理和整平。
  表面測(cè)縫計(jì)安裝前應(yīng)檢查儀器工作是否正常，確定正常后方能安裝。同時(shí)檢查其各種配件是否齊全、完好，確認(rèn)后將位移計(jì)、萬向節(jié)、安裝支架按正確位置和次序裝配在一起。各部件連接處的螺紋都要帶膠擰緊，萬向節(jié)要能活動(dòng)自如。
  將表面測(cè)縫計(jì)接長(zhǎng)電纜(或在測(cè)縫計(jì)安裝完畢后接長(zhǎng))，設(shè)定好測(cè)縫計(jì)的初始位置，在被測(cè)結(jié)構(gòu)物上打定位孔并埋設(shè)固定膨脹螺栓(按實(shí)際需要確定是否安裝測(cè)桿及保護(hù)管或儀器保護(hù)罩)，確定安裝無誤后緊固各緊固件。
  表面測(cè)縫計(jì)的初始位置的設(shè)置，通常按被測(cè)結(jié)構(gòu)物裂縫的預(yù)計(jì)位移大小和方向，根據(jù)所選測(cè)縫計(jì)的測(cè)量范圍，確定測(cè)縫計(jì)的初始零點(diǎn)位置。也就是根據(jù)實(shí)際需要合理分配測(cè)縫計(jì)拉伸和壓縮范圍，以滿足測(cè)量的實(shí)際需要。
  萬向節(jié)和測(cè)桿連接要擰緊，可用細(xì)鋼釬(或釘子、粗鐵絲)穿在儀器滑動(dòng)測(cè)桿上的橫向小孔中，防止儀器測(cè)桿轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)縫計(jì)的測(cè)桿在裝配萬向節(jié)和加長(zhǎng)測(cè)桿時(shí)不允許轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)將會(huì)造成測(cè)桿松動(dòng)或脫落(測(cè)桿只允許滑動(dòng)不允許轉(zhuǎn)動(dòng))，儀器標(biāo)定和安裝時(shí)都要注意。
  安裝好的儀器電纜應(yīng)集中引出，按設(shè)計(jì)走向埋設(shè)固定好，注意保護(hù)好儀器的觀測(cè)電纜。
  儀器安裝完成后應(yīng)及時(shí)測(cè)量?jī)x器的初始值，并記錄設(shè)計(jì)編號(hào)、儀器的編號(hào)、電纜長(zhǎng)度、初始零點(diǎn)模數(shù)及溫度值，作好存檔。
  4.2 表面測(cè)縫計(jì)的基準(zhǔn)值
 測(cè)縫計(jì)的基準(zhǔn)值取儀器埋設(shè)后混凝土或水泥砂漿終凝時(shí)的測(cè)值。測(cè)縫計(jì)所反映的溫度測(cè)值是絕對(duì)值，接縫開度測(cè)值則是相對(duì)值，表示與初始狀態(tài)的相對(duì)張、合變化。建議初始值應(yīng)選擇混凝土無流動(dòng)性并具有一定強(qiáng)度、能錨固測(cè)縫計(jì)端點(diǎn)時(shí)的張合度測(cè)值。此時(shí)混凝土剛終凝，可認(rèn)為是無應(yīng)力接觸狀態(tài)，代表了接縫的真實(shí)開合度變化。
  混凝土的凝結(jié)時(shí)間與氣溫等因素有關(guān)，通常初凝時(shí)間為7H，終凝時(shí)間為12H后確定初始值。表面測(cè)縫計(jì)如果采用固定支架形式，可以在固定支架穩(wěn)固后，測(cè)值作為基準(zhǔn)值。
5 操作與使用方法
  5.1測(cè)量
  測(cè)量振弦式傳感器先將測(cè)量線連接VW-102型振弦讀數(shù)儀，將各色夾子對(duì)應(yīng)連接上傳感器的輸出電纜， 黑、紅測(cè)頻率，白、綠測(cè)溫度。振弦式傳感器內(nèi)附有智能識(shí)別芯片，其內(nèi)存貯有該傳感器的編號(hào)、系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測(cè)量時(shí)會(huì)自動(dòng)將識(shí)別信息讀出，順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計(jì)算機(jī)，方便快速統(tǒng)計(jì)計(jì)算及查詢，使測(cè)量實(shí)現(xiàn)人工智能無紙化操作。
工程現(xiàn)場(chǎng)多支傳感器電纜被意外挖斷，用讀數(shù)儀測(cè)量一遍，自動(dòng)識(shí)別出每支傳感器所對(duì)應(yīng)的編號(hào)及身份信息。
  5.2 傳感器故障排查
  當(dāng)振弦式傳感器測(cè)量出現(xiàn)故障時(shí)，可用萬用表檢查傳感器芯線間的電阻值，其正常狀況紅、黑芯線電阻值通常為300～900Ω左右；綠、白芯線電阻值在溫度25℃時(shí)應(yīng)為3kΩ左右；紅、黑線對(duì)綠、白線或?qū)ζ帘尉€(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥50MΩ(測(cè)量絕緣電阻時(shí)可使用100V 直流兆歐表，萬用表測(cè)量絕緣電阻應(yīng)用MΩ檔，其值應(yīng)為無窮大∞)。
  5.3 電纜故障排查
  振弦式傳感器電纜接長(zhǎng)通常用型號(hào)為YSPT－4水工專用觀測(cè)電纜，其電纜電阻值約為45Ω/km左右。
  5.3.1 用萬用表測(cè)量(黑、紅芯線)的電阻值：正常情況為300～900Ω左右，再加上電纜電阻值。
      a) 如果電阻測(cè)值正常，可能儀器損壞或進(jìn)水；
      b) 如果電阻測(cè)值非常大或無窮大，電纜可能斷路；
      c) 如果電阻測(cè)值非常小，電纜可能是短路；
        其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量不出頻率值。
  5.3.2 用萬用表測(cè)量(白、綠芯線)的電阻值：正常情況在溫度25℃時(shí)應(yīng)為3kΩ左右，再加上電纜的電阻。
      a) 如果電阻測(cè)值正常，請(qǐng)檢查讀數(shù)儀及其測(cè)量連接線；
      b) 如果電阻測(cè)值非常大或無窮大，電纜可能是斷路；
      c) 如果電阻測(cè)值非常小，電纜可能短路。
        其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量不出溫度值。
  5.3.3 用100V 直流兆歐表或萬用表測(cè)量傳感器芯線(紅、黑線對(duì)地線，白、綠線對(duì)地線，紅、黑線對(duì)白、綠線)的電阻，其測(cè)值如果很小(﹤5MΩ)，可能電纜接頭進(jìn)水短路。
        其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量正常，MCU-32自動(dòng)測(cè)量單元測(cè)量頻率值可能會(huì)引起測(cè)值不穩(wěn)，測(cè)量溫度值將比正常值偏低10～20℃左右。
  5.4 讀數(shù)儀測(cè)值不穩(wěn)
     a) 將屏蔽線并接到讀數(shù)儀測(cè)量線的黑線夾子上；
     b) 可能電纜接頭處進(jìn)水，將其剪掉，重新連接；
     c) 確定傳感器的頻率范圍，正確選擇讀數(shù)儀的激勵(lì)類型；
     d）確定傳感器的電阻基值，正確選擇讀數(shù)儀的電阻基值；
     e) 檢查附近是否有干擾源，如電機(jī)、發(fā)電機(jī)、天線或交流動(dòng)力電纜，遠(yuǎn)離上述干擾源。
  5.5 其它
       振弦式傳感器安裝就位前、后應(yīng)及時(shí)測(cè)量頻率和溫度值，根據(jù)傳感器編號(hào)和設(shè)計(jì)編號(hào)作好記錄并存檔，特別注意保護(hù)傳感器信號(hào)引出電纜。

安全監(jiān)測(cè)儀器術(shù)語定義
 頻率模數(shù)：振弦式傳感器的測(cè)量單位之一，為輸出信號(hào)頻率平方的千分之一（f2/1000），以kHz2表示。
  起始值：儀器在現(xiàn)場(chǎng)零荷載下的測(cè)值。
 初始值：儀器安裝后，在既定荷載下，安裝影響消除后的測(cè)值。
 基準(zhǔn)值：相對(duì)于荷載條件的計(jì)算起點(diǎn)的測(cè)值。
 滿量程：儀器標(biāo)稱范圍兩極限之差的模，以FS表示。例如，對(duì)從－10V～＋10V的標(biāo)稱范圍，其量程為20V。
       振弦式傳感器工作特性所決定的最大輸出頻率的平方和最小輸出頻率的平方的代數(shù)差。
       以頻率模數(shù)（輸出頻率的平方除以1000）為輸出量的振弦式傳感器，其滿量程輸出可表征為其最大輸出頻率模數(shù)和最小輸出頻率模數(shù)的代數(shù)差。
 分辨力：在測(cè)量范圍內(nèi)，振弦式傳感器所能感測(cè)的被測(cè)量的最小變化值，以滿量程輸出百分比表示。
 滯后：振弦式傳感器在輸入量作滿量程變化時(shí)，對(duì)于同一輸入量，傳感器的正、反行程輸出量的最大偏差，以滿量程輸出百分比表示。
 不重復(fù)度：振弦式傳感器在一段時(shí)間間隔內(nèi)，在相同的工作條件下，輸入量從同一方向作滿量程變化，多次趨近并到達(dá)同一校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)所測(cè)量的一組輸出量之間的分散程度，以滿量程輸出百分比表示。
 非線性度：振弦式傳感器正 、反行程實(shí)際平均特性曲線相對(duì)于參比直線的最大偏差，用滿量程輸出的百分比來表示。
 綜合誤差：振弦式傳感器進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線和回程平均校準(zhǔn)曲線二者與工作直線的最大偏差，用滿量程輸出的百分比來表示；該誤差是反映振弦式傳感器的綜合性能指標(biāo)。