目录
电阻应变测量原理及方法 (2)
1. 概述 (2)
2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (2)
2.1电阻应变片的工作原理 (2)
2.2电阻应变片的构造 (4)
2.3电阻应变片的分类 (4)
3. 电阻应变片的工作特性及标定 (6)
3.1电阻应变片的工作特性 (6)
3.2电阻应变片工作特性的标定 (10)
4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (12)
4.1电阻应变片的选择 (12)
4.2电阻应变片的安装 (13)
4.3电阻应变片的防护 (14)
5. 电阻应变片的测量电路 (14)
5.1直流电桥 (15)
5.2电桥的平衡 (17)
5.3测量电桥的基本特性 (18)
5.4测量电桥的连接与测量灵敏度 (19)
6. 电阻应变仪 (24)
6.1静态电阻应变仪 (24)
6.2测量通道的切换 (26)
6.3公共补偿接线方法 (27)
7. 应变-应力换算关系 (28)
7.1单向应力状态 (28)
7.2已知主应力方向的二向应力状态 (29)
7.3未知主应力方向的二向应力状态 (29)
8. 测量电桥的应用 (31)
8.1拉压应变的测定 (31)
8.2弯曲应变的测定 (34)
8.3弯曲切应力的测定 (35)
8.4扭转切应力的测定 (36)
8.5内力分量的测定 (36)
电阻应变测量原理及方法
1. 概述
电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。
电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1所示。测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。
电阻应变测量方法又称应变电测法，之所以得到广泛应用，是因为它具有下列优点 1．测量灵敏度和精度高。其分辨率达1微应变（με），1微应变=10-6应变（ε）。 2．测量范围广。可从1微应变测量到2万微应变。
3．电阻应变片尺寸小，最小的应变片栅长为0.2毫米；重量轻、安装方便，对构件无
附加力，不会影响构件的应力状态，并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。 4．频率响应好。可从静态应变测量到数十万赫的动态应变。
5．由于在测量过程中输出的是电信号，易于实现数字化、自动化及无线电遥测。 6．可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。 7．可制成各种高精度传感器，测量力、位移、加速度等物理量。 该方法的缺点是：
1．只能测量构件表面的应变，而不能测构件内部的应变。 2．一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一个方向的应变，不能进行全域性的测量。 3．只能测得电阻应变片栅长范围内的平均应变值，因此对应变梯度大的应力场无法进
行测量。
2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类
2.1 电阻应变片的工作原理
由物理学可知，金属导线的电阻值R 与其长度L 成正比，与其截面积A
成反比，若
图1 用电阻应变片测量应变的过程
金属导线的电阻率为ρ，则用公式表示为
A
L
R ρ
= （1） 当金属导线沿其轴线方向受力而产生变形时，其电阻值也随之发生变化，这一现象称为应变-电阻效应。为了说明产生这一效应的原因，可将式(1)取对数并微分，得
d d d d R L A R L A
ρρ=+- （1a ） 式中
L
dL
为金属导线长度的相对变化，可用应变表示，即 ε=L
dL
（1b ） A
dA
为导线截面积的相对变化，若导线直径为D ，则 μεμ222-=??
? ??-==L dL D dD A dA （1c ） 式中μ为导线材料的泊松比。 将式(1b)和(c)代入式(1a)即可得
εμρ
ρ)21(++=d R dR （2） 式（2）表明，金属导线受力变形后，由于其几何尺寸和电阻率发生变化，从而使其
电阻发生变化。可以设想，若将一根金属丝粘贴在构件表面上，当构件产生变形时，金属丝也将随之变形，利用金属丝的应变-电阻效应就可将构件表面的应变量直接转换为电阻的相对变化量。电阻应变片就是利用这一原理制成的应变敏感元件。
若令 (12)S d dR
R K ρρ
μεε
==
++ （3）
则式（2）写成
εS K R
dR
= （4） K S 为金属导线（或称金属丝）的灵敏系数，它表示金属导线对所承受的应变量的灵
敏程度。由式（3）看出，这一系数不仅与导线材料的泊松比有关，且与导线变形后电阻率的相对变化有关。我们希望金属导线电阻的相对变化与应变量之间呈线性关系，即希望K S 为常数。实验表明，大多数金属导线在弹性范围内电阻的相对变化与应变量之间是呈线性关系的，在金属导线的弹性范围内（1+2 ）值一般在1.4~1.8之间。
2.2 电阻应变片的构造
不同用途的电阻应变片，其构造不完全相同，但一般都由敏感栅、引线、基底、盖层和粘结组剂成，其构造简图如图2所示。 敏感栅 是应变片中将应变量转换成
电量的敏感部分，是用金属或半导体材料制成的单丝或栅状体。敏感栅的形状与尺寸直接影响应变片的性能。敏感栅如图3所示，其纵向中心线称
为纵向轴线，也是应变片的轴
线。敏感栅的尺寸用栅长L 和栅宽B 来表示。栅长指敏
感栅在其纵轴方向的长度，对于带有圆弧端的敏感栅，该长度为两端圆弧内侧之间的距离，对于两端直线的敏感栅，则为两直线内侧的距离；
在与轴线垂直的方向上敏感
栅外侧之间的距离为栅宽。
栅长与栅宽代表应变片的标称尺寸。一般应变片栅长在0.2毫米至100毫米之间。
引线 用以从敏感栅引出电信号的镀银线状或镀银带状导线，一般直径在0.15～0.3毫米
之间。
基底 用以保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置的部分，基底尺寸通常代表应变片
的外形尺寸。
粘结剂 用以将敏感栅固定在基底上，或者将应变片粘结在被测构件上，具有一定的电绝
缘性能。
盖层 用来保护敏感栅而覆盖在敏感栅上的绝缘层。
2.3 电阻应变片的分类
1．按应变片敏感栅材料分类
根据应变片敏感栅所用的材料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。半导体应变片的敏感栅是由锗或硅等半导体材料制成的；金属电阻应变片则又分为金属丝式应变片、金属箔式应变片和金属薄膜应变片。 a ．金属丝式应变片
图3 应变片敏感栅尺寸 图2 电阻应变片的构造
基底
敏感栅
盖层
粘结剂
引线
金属丝式应变片的敏感栅是用直径为0.01～0.05毫米的镍合金或镍铬合金的金属丝制成的，它有丝绕式和短接式两种，见图4。前者是用一根金属丝绕制而成，敏感栅的端部呈圆弧形；后者则是用数根会属丝排列成纵栅，再用较粗的金属丝与纵栅两端交错焊接而
成，敏感栅端部是平直的。
丝绕式应变片敏感栅的端部呈
圆弧形，当被测构件表面存在两个方向应变时（即平面应变状态）敏感栅不但感受轴线方向的应变，同时还能感受到与轴线方向垂直的应变，这就是电阻应变片的横向效应。丝绕式应变片的横向效应较大，测量精度较低，且端部圆弧部分形状不易保证，因此，丝绕式应变片性能分散。短接式应变片敏感栅的端部平直且较粗，电阻值很小，故其横向效应很小，加之制造时敏感栅形状较易保证，故测量精度较高。但由于敏感栅中焊点较多，容易损坏，疲劳寿命较低。
b ．金属箔式应变片
金属箔式（简称为箔式）应变片，见图5，是用厚度为0.002～0.005毫米的金属箔（铜镍合金或镍铬合金）作为敏感栅的材料。该应变片制作大致分为刻图、制版、光刻、腐蚀等工艺过程，见图6。箔式应变片制造工艺
易于实现自动化大量生产，易于根据测量要求制成任意
图形的敏感栅，制成小标距应变片和传感器用的特殊形状的应变片。
箔式应变片敏感栅端部的横向部分可以做成比较宽的栅条，其横向效应很小；箔栅的厚度很薄，能较好的反映构件表面的应变，也易于粘贴在弯曲的表面上；箔式应变片蠕变小、散热性能好、疲劳寿命长，测量精度高。由于箔式应变片具有以上诸多优点，故在各个测量领域中得到广泛的应用。
c ．金属薄膜应变片
金属薄膜应变片的敏感栅是用真空蒸镀、沉积或溅射的方法将金属材料在绝缘基底上制成一定形状的薄膜而形成的，膜的厚度由几埃到几千埃不等，有连续膜和不连续膜之分，其性能也不一样。金属薄膜应变片易于制成高温应变片，直接将应变片做在传感器弹性元件上。
2．按应变片敏感栅结构形状分
图4 金属丝式应变片
图5 金属箔式应变片
图6 金属箔式应变片制作流程
金属电阻应变片按敏感栅的结构形状可分为 a ．单轴应变片
单轴应变片一般是指具有一个敏感栅的应变片，见图4、图5，这种应变片可用来测量单向应变。若把几个单轴敏感栅做在同一个基底上，则称为平行轴多栅应变片或同轴多栅应变片，如图7所示，这类应变片用来测量构件表面的应变梯度。
b ．应变花（多轴应变片）
由两个或两个以上轴线相交成一定角度的敏感栅制成的应变片称为多轴应变片，也称为应变花，用于测量平面应变，图8所示是几种比较典型的应变花，也有应变片轴线不等夹角和敏感栅重叠在一起的应变花。
3．按应变片的工作温度分
每种应变片只能在一定的工作温度范围内中使用，根据应变片的工作温度可分为： 常温应变片 其工作温度为-300C 至+600C 。一般的常温应变片使用时温度基本保持不变，
否则会有热输出，若使用时温度变化大，则可使用常温温度自补偿应变片。
中温应变片 其工作温度为+600C 至+3500C 。
高温应变片 工作温度高于+3500C 时，均为高温应变片。 低温应变片 工作温度低于-300C 时，均为低温应变片。
3. 电阻应变片的工作特性及标定
3.1 电阻应变片的工作特性
用来表达应变片的性能及特点的数据或曲线，称为应变片的工作特性。应变片使用范围非常广泛，使用条件差异甚大，对应变片的性能要求不同，因此对不同条件下使用的应变片，对其检测的工作特性不同，下面仅介绍常温应变片的工作特性。 1．应变片电阻（R ）
指应变片在未经安装也不受力的情况下，室温时测定的电阻值。根据测量对象和测量仪器的要求选择应变片的电阻值。在允许通过同样工作电流的情况下，选用较大电阻值的应变片，这样可提高应变片的工作电压，使输出信号加大，提高测量灵敏度。
图7 单轴多栅应变片 （a ）二轴90? （b ）三轴45?
（c ）三轴
60? （d ）三轴12 0?
图8 多轴应变花
用于测量构件应变的应变片阻值一般为120欧姆，这与检测仪器（电阻应变仪）的设计有关；用于制作应变式传感器的应变片阻值一般为350、500和1000欧姆。
制造厂对应变片的电阻值逐个测量，按测量的应变片阻值分装成包，并注明每包应变片电阻的平均值以及单个应变片阻值与平均值的最大偏差。 2．应变片灵敏系数（K ）
指在应变片轴线方向的单向应力作用下，应变片电阻的相对变化R
R ?与安装应变片
的试件表面上轴向应变ε的比值，即
R R K ε
?=
（5）
应变片的灵敏系数主要取决于敏感栅灵敏系数，但还与敏感栅的结构型式和几何尺寸有关；此外，试件表面的变形是通过基底和粘结剂传递给敏感栅的，所以应变片的灵敏系数还与基底和粘结剂的种类及厚度有关。因此应变片的灵敏系数受到多种因素的影响，无法由理论计算得到。
应变片灵敏系数是由制造厂按应变片检定标准，抽样在专门的设备上进行标定的，并将标定得到的灵敏系数在包装上注明。应变片灵敏系数一般在1.80～2.50之间。 3．机械滞后（Z j ）
指在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载和卸载，以试件的机械应变（试件受力产生的应变）为横坐标、应变片的指示应变为纵坐标绘成曲线，见图9，在增加或减少机械应变过程中，对于同意一个机械应变量，应变片的指示应变有一个差值，此差值即为机械滞后，即Z j = Δεi 。
机械滞后的产生主要是敏感栅、基底和粘结剂在承受机械应变之后留下的残余变形所致。制造或安装应变片时，若敏感栅受到不适当的变形，或粘结剂固化不充分，都会产生机械滞后量。为了减小机械滞后，可在正式测量前预先加载和卸载若干次。 4．零点漂移（P ）和蠕变(θ)
对于已安装在试件上的应变片，当温度恒定时，即使试件不受外力，不产生机械应变，但应变片指示应变会随着时间的增加而逐渐变化，这一变化即称之为零点漂移，简称零漂。若温度恒定，试件产生恒定的机械应变，这时应变片指示应变也会随着时间的变化而变化，该变化称为蠕变。
零漂和蠕变反映了应变片的性能随时间的变化规律，只有当应变片用于较长时间的测量时才起作用。实际上零漂和蠕变是同时存在的，在蠕变值中包含着同一时间内的零漂值。
零漂主要由敏感栅通工作电流后的温度效应、应变片制造和安装过程中的内应力以及粘结剂固化不充分等所引起；蠕变则主要由粘结剂和基底在传递应变时出现滑移所致。 5．应变极限（lim ε）
图9 应变片的机械滞后
指在温度恒定时，对安装有应变片的试件逐渐加载，直至应变片的指示应变与试件产生的应变（机械应变）的相对误差达到10％时，该机械应变即为应变片的应变极限，见图10。在图3.10中实线2是应变片的指示应变随试件机械应变的变化曲线，虚线1为规定的误差限（10%），随着机械应变的变增加，曲线2由直线渐弯，直至曲线2与虚线1相交，相交点的机械应变即为应变片的应变极限。
制造厂按应变片检定标准，在一批应变片中， 按一定比例抽样测定应变片的应变极限，取其中最
小的应变极限值作为该批应变片的应变极限。 6．绝缘电阻（R m ）
应变片的绝缘电阻是指应变片的引线与被测试件之间的电阻值。绝缘电阻愈小，由于分流作用，使得流经敏感栅的电流愈小，其中一部分电流会流经被测试件，致使测量灵敏度降低，直接影响测量灵敏度；绝缘电阻小，还会引起零点漂移。提高绝缘电阻的办法主要是选用绝缘性能好的粘结剂和基底材料。 7．横向效应系数（H ）
前面指出，应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧形或直线形的横栅，横栅主要感受垂直于应变片轴线方向的横向应变，因而应变片的指示应变中包含有横向应变的影响，这就是应变片的横向效应。应变片横向效应的大小用横向效应系数H 来衡量，H 值愈小，表示应变片横向效应影响愈小。
将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应变为εx ，垂直于轴线方向的横向应变为εy ，此时应变片敏感栅的电阻相对变化可表示为
y y x x y
x K K R R R R R R εε+=???
???+??? ???=? （6） 式中()R
R x ?和()R R y ?分别为由x ε和y ε引起的敏感栅电阻的相对变化；x K 和y K 分别为应变
片轴向和横向灵敏系数，它们可表示为
()()y
y
R R y x
x
R R x K K εε??=
=
(6a)
横向灵敏系数与轴向灵敏系数的比值取百分数，定义为横向效应系数H ，即
%100?=
x
y K K H （7
）
图10 应变片的应变极限
应变片横向效应系数主要与敏感栅的型式和几何尺寸有关，还受到应变片基底和粘结剂质量的影响。因此，应变片的横向效应系数应在专门的装置上进行标定。不同种类的应变片，其横向效应的影响也不同，丝绕式应变片的横向效应系数最大，箔式应变片次之，短接式应变片的H 值最小，常在0.1％以下，故可忽略不计。
近年来，由于箔式应变片设计的合理性以及箔材质量的提高、制造工艺的先进性，使得横向效应的误差非常小，均优于0.1%，因此箔式应变片的横向效应亦可忽略不计。 8．热输出（εt ）
应变片安装在可以自由膨胀的试件上，试件不受外力作用，当环境温度发生变化时，应变片的指示应变会随着环境温度的变化而变化，该变化称之为热输出（εt ），即这时应变片的指示应变值的变化不是由于试件内存在的应力所至，而是由于环境温度变化所产生的。
敏感栅材料的电阻温度系数、敏感栅材料与试件材料之间线膨胀系数的差异，是应变片产生热输出的主要原因。若敏感栅材料的电阻温度系数为α，当温度变化Δt 时，应变片电阻的相对变化为t R
R
??=?α，以指示应变表示为
/1
t t K
εα=
??? （8） 若试件和敏感栅的线膨胀系数分别为βm 、βs ，当βm ≠ βs 且温度变化Δt 时，由此产生的应变为
()//t m s t εββ=-? （9）
将以上两项相加，则得应变片的热输出为
()[]s m t K K
t
ββαε-+?=
（10） 表1 常温应变片工作特性的质量等级
9．疲劳寿命（N ）
在幅值恒定的交变应力作用下，应变片连续工作，直至产生疲劳损坏时的循环次数，称为应变片的疲劳寿命。当应变片出现以下任何一种情况时，即认为是疲劳损坏：
1）．敏感栅或引线发生断路； 2）．应变片输出幅值变化10 ％； 3）．应变片输出波形上出现尖峰。
疲劳寿命是反映应变片对动态应变适应能力的参数。
表1中列出了不同质量等级的常温应变片各项工作性能的要求。
3.2 电阻应变片工作特性的标定
应变片的各项工作特性需在专门的设备上抽样标定。在有关的技术标准中，规定了应变片工作特性的标定设备和标定方法等。下面仅介绍应变片灵敏系数和横向效应系数的标定方法。
1．灵敏系数的标定
按照应变片灵敏系数的定义，在进行标定时，应采用一单向应力状态的试件，通常用纯弯曲梁，如图11（a ）所示。载荷P 通过加载横梁施加在标定梁的C 1、C 2两点，使得C 1C 2 段为纯弯曲区，因此，C 1C 2区段内沿其长度方向为单向应力状态，其上下表面的应变大小相等、方向相反。
将被标定应变片安装在梁的纯弯曲区段内的上下表面，且应变片的轴线与梁的轴线方向一致。在C 1C 2段中间安装一个三点挠度仪。当梁弯曲时，由挠度仪上的千分表可读出测得的挠度f （即梁在三点挠度仪长度a 范围内的挠度），如图11（b ）所示。再根据材料力学公式和几何关系，即可求得梁纯弯曲区段上下表面的轴向应变，其值为
2
2
2j hf a f hf ε=
??++ ???
（11）
式中h 为标定梁截面高度。如果再由惠斯顿电桥直接测量出在该载荷作用下应变片电阻的相对变化R R
?值，则可由公式（5）计算得到应变片的灵敏系数K 。
R R
?值的测定一般都采用电阻应变仪。若电阻应变仪的灵敏系数和读数应变分别以K 0
（a ）
图11 应变片灵敏系数标定
（b ）
和d ε表示，则
R R
?值可由下式求得
d K R
R
ε0=? （12） 应变片的灵敏系数K 则由下式计算
0d j j
R
K R K ε
εε?== （13）
一般在标定应变片灵敏系数时，应变仪的灵敏系K 0设置为2。
应该指出，当应变片使用环境与应变片标定环境不同时，会产生误差，对于高精度的测量，应进行相应的修正。 2．横向效应系数的标定
应变片横向效应系，对于早期的应变片制作工艺，这项指标显得非常重要，它直接影响应变测量精度。但随着应变片制作工艺水平的提高，应变片几何形状的改变，包括对敏感栅材料的处理以及制作工艺自动化程度的提高，这项指标对于应变测量精度的影响已微乎其微。
标定应变片横向效应系数时，一般采用图12所示的单向应变场标定装置。其标定区的截面形状为П，中间薄壁部分的厚度仅为5毫米左右，而两边尺寸较大。两侧边用许多螺钉与侧板连接。通过加载手柄对标定区施加力矩，标定区产生弯曲变形时。由于标定区沿y 方向的刚度很大，当x 方向产生很大变形时，y 方向的应变接近于零（通常要求x 方向的应变达到1000±50微应变时，y 方向的应变小于2微应变），可以认为是单向应变场。在单向应变场中，可以精确地标定出应变片的横向效应系数。将被标定应变片粘贴在标定区的表面，并使应变片的轴线分别平行和垂直于单向应变方向。轴线平行于x 方向的应变片，其轴
向应变为εx 0、横向应变则为零；而轴线垂直于x 方向、平行于y 方向的应变片，其轴向应变为零、 横向应变为εx 0。由公式（6）可得平行于x 方向的应变片的电阻变化为
00
1
x x x x
x x R R R K K R R R εε?????
??==→=?
? ????? 平行于y 方向的应变片的电阻变化为
图12 横向效应系数标定
00
1
y x y y
y x R R R K K R R R εε?????
??==→=?
? ????? 根据公式（7），标定得到应变片横向效应系数为
100%y x R R H R R ??
??????=??? ?
??????
?
（14） 另由公式（12）得到以下关系
00xd yd x y
R R K K R R εε??????== ? ????? ， （15） 式中应变仪的灵敏系数K 0一般设置为2，
xd ε和yd ε分别为由应变仪读出的轴线为x 方向
和y 方向应变片的应变。
将公式（15）代入公式（14），标定得到应变片横向效应系数为
%100xd
yd
H εε= （16）
3．热输出的标定
由于热输出的大小与标定试件材料的线膨胀系数有关，制造者只能针对几种比较典型的材料标定应变片的热输出，例如，钛合金、碳素结构钢、不锈钢、铝合金、镁合金等，它们的线膨胀系数分别为9、11、17、23、27（×10-6/℃）。当被侧构件的材料与上述材料不同时，需根据测量精度要求，确定是否重新标定。
标定热输出应在均匀温度场内进行，温度不均匀度不大于±2℃。标定试件尺寸通常取宽度约为50毫米，长度约为100毫米，厚度为2~3毫米。标定试件太薄，升温时易变形，标定试件太大则易造成温度不均匀。
标定热输出时，试件在温度场中应能自由膨胀，不致产生附加应力。应变片与测量仪器的连接要采用三线接线法，以消除导线对热输出的影响。升温速率为3~5 ℃/分。
4. 电阻应变片的选择、安装和防护
在应变测量时，只有正确选择和安装使用应变片，才能保证测量精度和可靠性，达到预期的测试目的。
4.1 电阻应变片的选择
应变片的选择，应根据试验环境、应变性质、应变梯度及测量精度等因素来决定。 1．测量环境
测量时应根据构件的工作环境温度选择合适的应变片，使得在给定的试验温度范围内，应变片能正常工作。潮湿对应变片性能影响影响极大，会出现绝缘电阻降低、粘结强
度下降等现象，严重时将无法进行测量。为此，在潮湿环境中，应选用防潮性能好的胶膜应变片，如酚醛一缩醛、聚脂胶膜应变片等，并采取有效的防潮措施。
应变片在强磁场作用下，敏感栅会伸长或缩短，使应变片产生输出。因此，敏感栅材料应采用磁致伸缩效应小的镍铬合金或铂钨合金。
2．应变性质
对于静态应变测量，温度变化是产生误差的重要原因，如有条件，可针对具体试件材料选用温度自补偿应变片。对于动态应变测量，应选用频率响应快、疲劳寿命高的应变片，如箔式应变片。
3．应变梯度
应变片测出的应变值是应变片栅长范围内分布应变的平均值，要使这一平均值接近于测点的真实应变，在均匀应变场中，可以选用任意栅长的应变片，对测试结果无直接影响；在应变梯度大的应变场中，应尽量选用栅长比较短的应变片；当大应变梯度垂直于所贴应变片的轴线时，应选用栅宽窄的应变片。
4．测量精度
一般认为以胶膜为基底、以铜镍合金和镍铬合金材料为敏感栅的应变片性能较好，它具有精度高、长时间稳定性好以及防潮性能好等优点。
4.2电阻应变片的安装
常温应变片的安装采用粘贴方法。应变片粘贴操作过程如下：
1．检查和分选应变片
应变片粘贴前应对应变片进行外观检查和阻值测量。检查应变片敏感栅有无锈斑、基底和盖层有无破损，引线是否牢固等。阻值测量的目的是检查应变片是否有断路、短路情况，并按阻值进行分选，以保证使用同一温度补偿片的一组应变片的阻值相差不超过0.1欧姆。
2．粘贴表面的准备
首先除去构件（或试件）粘贴表面的油污、漆、锈斑、电镀层等，用砂布交叉打磨出细纹以增加粘结力，接着用浸有酒精(或丙酮)的脱脂棉球擦洗，并用钢划针划出贴片定位线，再用细砂布轻轻磨去划线毛刺，然后再进行擦洗，直至棉球上不见污迹为止.
3．贴片
粘结剂不同，应变片粘贴的过程也不同。以氰基丙稀酸酯粘结剂502胶为例，在应变片基底底面涂上502胶（挤上一小滴502胶即可），立即将应变片底面向下放在被测位置上，并使应变片轴线对准定位线，然后将氟塑料薄膜盖在应变片上，用手指柔和滚压挤出多余的胶，然后手指静压一分钟，使应变片与被测件完全粘合后再放开，从应变片无引线的一端向有引线的一端揭掉氟塑料薄膜。
（注意：502胶不能用的过多或过少，过多使胶层太厚影响应变片测试性能，过少则粘结不牢不能准确传递应变，也影响应变片测试性能。此外小心不要被502胶粘住手指，如被粘住用丙酮泡洗）
4．固化
贴片时最常用的是氰基丙稀酸酯粘结剂（如5 02胶水、5 0 1胶水）。用它贴片后，只
要在室温下放置数小时即可充分固化，而具有较强的粘结能力。对于需要加温加压固化的
粘结剂，应严格按粘结剂的固化规范进行。
5．测量导线的焊接与固定
待粘结剂初步固化以后，即可焊接导线。常温静态应变测量时，导线可采用 0.1～0.3毫米的单丝包铜线或多股铜芯塑料软线。
导线与应变片引线之间最好使用接线端子片，如图13所示。接线端子片是用敷铜板
腐蚀而成的。接线端子片应粘贴在应变Array片引线端的附近，将应变片引线与导线
都焊在端子片上。常温应变片均用锡
焊。为了防止虚焊，必须除尽焊接端的
氧化皮、绝缘物，再用酒精等溶剂清洗，
并且焊接要准确迅速，焊点要丰满光
图13 应变片引线和接线端子的连接
滑，不带毛刺。
已焊好的导线应在试件上沿途固定。固定的方法有用胶布或用胶(如用502胶)等。6．检查
对已充分固化并已联接好导线的应变片，在正式使用前必须进行质量检查。除对应变片作外观检查外，尚应检查应变片是否粘贴良好、贴片方位是否正确、有无短路和断路、绝缘电阻是否符合要求等。
4.3电阻应变片的防护
对安装后的应变片，应采取有效的防潮措施。
防潮剂应具有良好的防潮性，对被测件表面和导线有良好的粘结力；弹性模量低，不
影响被测件的变形；对粘结剂无损坏作用，对应变片无腐蚀作用；使用工艺简单。
防护方法的选择取决于应变片的工作条件、工作期限及所要求的测量精度。对于常温
应变片，常采用硅橡胶密封防护方法。这种方法是用硅橡胶直接涂在经清洁处理过的应变
片及其周围，在室温下经12～24小时固化，放置时间越长，固化越好。硅橡胶使用方便、
防潮性能好、附着力强、储存期长、耐高低温、对应变片无腐蚀作用，但粘结强度较低。
5. 电阻应变片的测量电路
通过应变片可以将被测件的应变转换为应变片的电阻变化。但通常这种电阻变化是很
小的。为了便于测量，需将应变片的电阻变化转换成电压(或电流)信号，再通过放大器将
信号放大，然后由指示仪或记录仪器指示或记录应变数值。这一任务是由电阻应变仪来完
成的。而电阻应变仪中将应变片的电阻变化转换成电压(或电流)变化是由应变电桥（即惠
斯顿电桥）来完成的。
应变电测早期，由于受电子技术的限制，电阻应变仪在比较长的一段时间内都选用交
流电桥。但从20世纪八十年代以后，由于电子技术的迅猛发展，直流放大器性能越来越好，高精度直流放大器愈来愈多，选择的范围愈来愈广，现在，已很难见到交流电桥的电阻应变仪了，因此，本书中只讲述直流电桥在应变电测中的应用。
5.1 直流电桥
电桥即惠斯顿电桥，如图3.14所示。设电桥各桥臂电阻分别为R 1、R 2、R 3、R 4，其中的任一个桥臂电阻都可以是应变片电阻。电桥的A 、C 为输入端，接直流电源，输入电压为U AC ；而B 、D 为输出端，输出电压为U BD 。下面分析当R 1、R 2、R 3、R 4变化时，输出电压U BD 的大小。从ABC 半个电桥来看，AC
间的电压为U AC ，流经R 1的电流为
2
1R R U I AC
+=
由此得出R 1两端的电压降为
AC AB U R R R R I U 2
11
11+=
=
同理，R 3两端的电压降为
AC AD U R R R U 4
33
+=
故可得到电桥输出电压为
AC AC AD AB U R R R U R R R U U U 4
33211
0+-+=
-=
()()AC
U R R R R R R R R 43213
241++-=
（17）
由公式（3.17）可知，要使电桥平衡，即要使电桥输出电压U 0为零，则桥臂电阻必须满足
3241R R R R = （18）
若电桥初始处于平衡状态，即满足公式（18）。当各桥臂电阻发生变化时，电桥就有输出电压。设各桥臂电阻相应发生了ΔR 1、ΔR 2、ΔR 3、ΔR 4的变化，则由公式（17）可计算得到电桥的输出电压为
()()()()
()()AC
U R R R R R R R R R R R R R R R R U 44332211332244110?++?+?++?+?+?+-?+?+=
（19）
将公式（18）代入上式，且由于i i R R <
图14 惠斯顿电桥
()AC U R R R R R R R R R R R R U ???? ???+?-?-?+=
4433221
12
212
10 （20）
公式（19）和（20）分别为电桥输出电压的精确计算公式和近似计算公式。用直流电桥进
行应变测量时，电桥有等臂电桥、卧式电桥或立式电桥三种应用状态，这三种电桥状态其桥臂电阻与电桥输出电压之间的关系分析如下： 1．等臂电桥
四个桥臂电阻值均相等的电桥称为等臂电桥。即R R R R R ====4321，此时公式(20)可写为
???? ???+?-?-?=
4433221
104
R R R R R R R R U U AC （21）
如果四个桥臂电阻都是应变片，它们的灵敏系数K 均相同，则将关系式R R K ε?=代入公式（21），便可得到等臂电桥的输出电压为
()432104
εεεε+--=
K
U U AC （22） 式中ε1、ε2、ε3、ε4分别为电阻应变片R 1、R 2、R 3、R 4所感受的应变。
如果只有桥臂AB 接应变片，即仅R 1有一增量ΔR ，即感受应变ε，则由公式（21）和（22）得到输出电压为
εK U R R U U AC
AC 4
40=?=
（23）
上式表明：应用电桥电压输出近似计算公式，得到的电桥输出电压与应变成线性关系。若
应用精确公式（19），则得到电桥输出电压为
?
?????
?
??+?=
R R R R U U AC 211140 （24） 将上式与公式（23）比较可知，在上式中增加了一个系数(括号部分)，该系数称为非线性
系数。它愈接近于1，说明电桥的非线性愈小，即按近似公式计算与精确公式计算得到的输出电压数值愈接近。
通常应变片的灵敏系数K=2，若应变ε为1000微应变，则由R R K ε?=可得到公式（24）中的非线性系数等于0.999，非常接近于l 。因此一般应变测量按近似公式计 算输出电压，所产生的误差是很小的，通常可以忽略不计。 2．卧式电桥
若电桥中R 1=R 2= R ，R 3=R 4= R '，则称为卧式桥，见图15。假设仅桥臂AB 接应变
图17 电桥平衡调整电路
图16 立式电桥
片，即R 1有一增量ΔR ，此时由近似计算公式（20）及精确计算公式（19）得到的输出电压表达式分别与公式（23）及（24）完全相同，说明当卧式桥与等臂电桥的R R ?值相等时，它们的非线性系数也相等。 3．立式电桥
当电桥中R 1=R 3= R ，R 2=R 4= R '时称为立式桥，见图16。同样，仅设桥臂AB 接应变片，即仅R 1有一增量△R ，由近似公式（20）得到输出电压为
m
m R R
U U AC
1
20+
+?= （25）
式中m R R '=，由精确公式（3.19）计算得到输出电压为
?
?
???
? ???++++?=R R m m m m R
R U U AC
111120 （26） 将上式与公式（25）比较可知，上式中括号部分即为非线性系数。当m ＞1时，括号中分母R R ?前面的系数
m ／(1+m)＞l ／2，而公式（24）中R R ?前的系数却等于12。因此，在立式桥m>1的情况下，当立式桥与等臂电桥的R R ?值相等时，立式桥的非线性系数比等臂电桥小；而当m ＜1时，则其结果相反。
根据以上分析，立式桥的非线性系数是不确定的，因此，在应变测量中，只应用等臂电桥和卧式电桥。
5.2 电桥的平衡
对于一个测量电桥，希望它在测量前处于平衡状态，使电桥输出U 0为零，即满足R 1R 4=R 2R 3。但是，由于应变片阻值的偏差，以及接触电阻和导线电阻等的影响，往往R 1R 4≠R 2R 3，因此需要在测量电桥中增加平衡电路，即在电桥中增加电阻R 5 和电位器R 6，见图17。
分析平衡电路，见图3.18（a ），将R 6分为'
6R 和'
'6R 两部分，见图18（b ），使
图15 卧式电桥
6
16626R n R R n R '''== ， 并且 121=+n n 。计算图18（b ）的星形连接转换成图18（c ）的三角形连接，得
11652
2
2651
1
1
R n R R n R n R R n '=+
'=+ （27）
而1
R '和2R '分别是并联在R 1和R 2上的，通过调节6R '和6R ''，可使电桥平衡，即满足R 1R 4=R 2R 3。考虑到电桥测量精度，平衡调节范围不宜过大，因此要求四个桥臂的电阻差
值不大于0.3~0.5欧姆，而R 5和R 6一般取100千欧姆和10千欧姆。
5.3 测量电桥的基本特性
测量电桥的应用，即为直流电桥（惠斯顿电桥）的应用。直流电桥的桥臂电阻与电桥输出电压之间的关系见公式（21），为
???? ???+?-?-?=
4433221
104
R R R R R R R R U U AC
若四个桥臂电阻均为电阻应变片，则根据R R K ε?=得到公式（22），为
()432104
εεεε+--=
K
U U AC 令
1234d εεεεε=--+ （28）
则 d AC K
U U ε4
0=
（29） εd —— 称为读数应变。由公式（28）和（29）可得读数应变
43210
4εεεεε+--==
K
U U AC d （30）
图18 电桥平衡调整电路的等效电路
（a ） （b ）
（c ）
分析公式（30），可总结测量电桥具有以下基本特性： 1．两相邻桥臂电阻应变片所感受的应变，代数值相减； 2．两相对桥臂电阻应变片所感受的应变，代数值相加。 在应变电测中，合理地利用电桥特性，可实现如下测量： 1．消除测量时环境温度变化引起的误差； 2．增加读数应变（εd ），提高测量灵敏度；
3．在复杂应力作用下，测出某一内力分量引起的应变。 要实现电桥特性的合理利用，关键在于测量电桥的连接。
5.4 测量电桥的连接与测量灵敏度
根据电桥桥臂接入应变片的情况，测量电桥的连接方式可分为半桥接线法、全桥接线法和串并联接线法几种连接方式。 1．半桥接线法
测量电桥中R 1、R 2两桥臂电阻为电阻应变片，R 3、R 4两桥臂电阻为固定电阻，见图19，该连接方式称为半桥接线法。
在半桥接线法中，根据两应变片工作情况的不同，又分为单臂半桥接线法和双臂半桥接线法。
a. 单臂半桥接线法
在两电阻应变片中，一片应变片粘贴在被测件上（被测件包括试件、零件或构件），一片应变片粘贴在与被测件材料相同、
但不受任何外力的补偿块上。粘贴在被测件上的应变片称为工作
应变片，粘贴在补偿块上的应变片称为补偿应变片，也称为温度补偿应变片。
粘贴在被测件上的电阻应变片，其敏感栅的电阻值一方面随被测件的应变而变化，另一方面，当环境温度变化时，敏感栅的电阻值还将随温度改变而变化，同时，由于敏感栅材料和被测件材料的线膨胀系数不同，敏感栅有被迫拉长或缩短的趋势，也会使其电阻值发生变化。这样，通过应变片测量出的应变值中包含了环境温度变化而引起的应变，造成测量误差。应用单臂半桥接线法可消除测量时环境温度变化引起的误差。
如图20（a
）所示构件，要测定构件上某一点（A 点）的应变，只需在该点粘贴一片应变片，并在与构件相同材料的补偿块上粘贴一片应变片，组成图20（b ）所示的测量电桥。
构件上应变片为工作应变片R 1，接入AB 桥臂，它将直接感受构件受力后产生的应变ε
和环境温度变化产生的应变εt ；补偿块不受外力，并放置在构件附近与构件同温度场中，补偿块上
应变片为温度补偿应变片R 2，接
入BC 桥臂，它将只感受环境温度变化产生的应变εt 。
R 1、R 2 为电阻应变片
R 3、R 4 为固定电阻 图19 半桥接线法
图20 单臂半桥接线法应变测量 （a ） （b ）
由公式（28）可得读数应变εd
12d t t εεεεεεε=-=+-=
读数应变εd 就等于构件上被测点的应变ε。单臂半桥接线法实现了消除测量时环境温度变化引起的应变。
b ．双臂半桥接线法
两电阻应变片均为工作应变片，均粘贴在被测试件上，当被测件受外力作用产生应变
ε 时，应变片敏感栅电阻随之变化，当然，当环境温度发生变化时，应变片电阻也会发生
变化，应用双臂半桥接线法，一方面可消除环境温度变化引起的误差，另一方面还可以增加读数应变，提高测量灵敏度。
如图21（a ）所示一悬臂梁，要测定悬臂梁在F 力作用下，Ι-Ι截面处的应变ε。梁弯曲时，同一截面的上表面纤维产生拉应变，下表面产生压应变，拉压应变值相等。因此，Ι-Ι截面上、下表面的应变ε大小相等，符号相反。在Ι-Ι截面上、下表面各粘贴一片应变片，并用双臂半桥接线法组成图21（b ）所示测量电桥。两桥臂应变片感受梁在F 力作用下的应变ε和环境温度变化产生的应变εt ，分别为
12t
t
εεεεεε=+=-+
由公式（3.28）得读数应变εd
12()2d t t εεεεεεεε=-=+--+=
读数应变εd 是悬臂梁Ι-Ι截面处应变的两倍，即
2
d
εε=
双臂半桥接线法，消除了环境温度变化引起的误差，也增加了读数应变，提高了测量灵敏度。（测量灵敏度，指测量电桥桥臂中应变片感受被测件真实应变的敏感程度，亦指测量电桥读数应变值的大小。） 2．全桥接线法
测量电桥中R 1、R 2、R 3、R 4四桥臂电阻均为电阻应变片。根据四个应变片工作情况的不同，又分为对臂全桥接线法和四臂全桥接线法。
a. 对臂全桥接线法
测量电桥中R 1、R 2、R 3、R 4四桥臂应变片中R 1、R 4 为工作应变片，R 2、R 3为补偿应变片，即R 1、R 4应变片粘贴在被测构件上，R 2、R 3应变片粘贴在补偿块上（反之R 2、
图21 双臂半桥接线法应变测量
（a ） （b ）
目录 电阻应变测量原理及方法 (2) 1. 概述 (2) 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (3) 电阻应变片的工作原理 (3) 电阻应变片的构造 (4) 电阻应变片的分类 (5) 3. 电阻应变片的工作特性及标定 (8) 电阻应变片的工作特性 (8) 电阻应变片工作特性的标定 (13) 4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (16) 电阻应变片的选择 (16) 电阻应变片的安装 (17) 电阻应变片的防护 (19) 5. 电阻应变片的测量电路 (19) 直流电桥 (19) 电桥的平衡 (23) 测量电桥的基本特性 (23) 测量电桥的连接与测量灵敏度 (24) 6. 电阻应变仪 (31) 静态电阻应变仪 (31) 测量通道的切换 (33) 公共补偿接线方法 (36) 7. 应变-应力换算关系 (37) 单向应力状态 (37) 已知主应力方向的二向应力状态 (37) 未知主应力方向的二向应力状态 (38) 8. 测量电桥的应用 (40) 拉压应变的测定 (40) 弯曲应变的测定 (44) 弯曲切应力的测定 (46) 扭转切应力的测定 (47) 内力分量的测定 (48)
电阻应变测量原理及方法 1. 概述 电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。 电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电 路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1所示。测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。 电阻应变测量方法又称应变电测法，之所以得到广泛应用，是因为它具有下列优点 1．测量灵敏度和精度高。其分辨率达1微应变（με），1微应变=10-6应变（ε）。 2．测量范围广。可从1微应变测量到2万微应变。 3．电阻应变片尺寸小，最小的应变片栅长为毫米；重量轻、安装方便，对构件无附加力，不会影响构件的应力状态，并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。 4．频率响应好。可从静态应变测量到数十万赫的动态应变。 5．由于在测量过程中输出的是电信号，易于实现数字化、自动化及无线电遥测。 6．可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。 7．可制成各种高精度传感器，测量力、位移、加速度等物理量。 图1 用电阻应变片测量应变的过程
基桩低应变检测实例分析与处理方法 基础工程是建筑工程的重要组成部分，地基基础工程的质量直接关系到整个建筑物的结构安全。桩基础是主要的基础形式之一，由于桩的施工具有高度的隐蔽性，因此桩基工程的设计、施工、质量检测等方面往往比上部建筑结构更为复杂，更容易存在质量隐患。桩基工程的质量问题将直接危及主体结构的正常使用与安全。 桩基质量检测技术，特别是桩基动力试验，涉及到岩土力学、振动学、桩基施工技术和计算机技术等诸多学科知识，它既不同于常规的建筑材料试验，又不同于普通的建筑结构测试。因此，作为一名检测人员，应坚持不懈地学习专业理论知识，不断地积累实际工作经验，努力地提高桩基检测的技术水平，进一步完善基桩质量检测技术。 桩基在施工过程中如果控制不当，就会造成质量事故。特别是钻（冲）孔灌注桩，往往在浇注混凝土时出现质量问题。下面，本人就近几年在基桩低应变检测中测得的几例比较典型的钻（冲）孔灌注桩工程实例进行分析，供同行参考。 图1：中国南洋汽摩集团有限公司综合宿舍楼工程，该桩桩径500mm，有效桩长40m，混凝土强度C20，简易钻孔桩。该桩在2.2m附近有同向反射,并伴有多次反射,断桩，判为Ⅳ类桩。处理方法：开挖处理，开挖至2.2m左右，发现钢筋笼内空心，下去1m左右出现平整的水泥土，继续开挖至5m左右（采用人工挖孔桩的方法），出现密实的混凝土，修整后再测，桩身完整。原因分析：在浇灌至距桩顶标高5m左右，导管拔空，混凝土无法从导管中下去，拔出导管后直接把混凝土从孔口倒下，于是孔中的泥浆和砂浆的混合物就被倒下的混凝土压缩在2.2m至5m 左右的钢筋笼中,水份被吸收后就形成前面的状态。经与浇灌工人核对后，情况完全符合。 图2：瑞安红旭车辆贸易公司综合楼工程，该桩桩径500mm，有效桩长45m，混凝土强度C20，简易钻孔桩。该桩在5.1m附近有同向反射,并伴有多次反射,断桩，判为Ⅳ类桩。原因分析：在该桩所在的轴线上有5根桩出现类似的情况，该轴线靠近河边，在河床底下有一层流动性淤泥，
低应变反射波法检测 1适用范围 本细则适用于低应变反射波法检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。其有效检测桩长范围应通过现场试验确定。 2编制依据 《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014。 3检测仪器设备 检测仪器设备主要为RS-1616K（S）基桩动测仪、力锤、力棒。 4受检桩种类及要求 4.1 受检桩种类 1、混凝土预制桩 2、混凝土灌注桩 4.2 受检桩要求 4.2.1受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。 4.2.2桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。 4.2.3桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。 5现场检测 5.1准备工作 5.1.1收集工程桩的桩型、桩长、桩径、设计桩身混凝土强度、施工记录及地质勘察报告等有关技术资料。 5.1.2检查桩顶条件和桩头处理情况 受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与设计条件基本相同。 灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶平面应平整干净无积水，必要时宜采用便携式砂轮机磨平；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。 预应力管桩当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平。 当桩头与承台或垫层相连时，应将桩头与混凝土承台或垫层断开。 5.1.3检查仪器设备，使测试系统各部分之间匹配良好。 5.2现场仪器设备配置（如下图）：
5.3测量传感器的选择和安装 5.3.1传感器的选择 检测长桩的桩端反射信息或深部缺陷时，应选择低频性能好的传感器；检测短桩或桩的浅部缺陷时，应选择加速度传感器或宽频带的速度传感器。 5.3.2传感器的安装 1、传感器安装应采用化学粘结剂或石膏、黄油等粘贴，不应采用手扶式。安装时必须保证传感器与桩顶面垂直。 2、激振点和传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。 3、实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90度，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。 5.4激振操作 1、激振方向应沿桩轴线方向。 2、激振方式应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫。宜采用小锤（窄脉冲）获取短桩或桩的上部缺陷反射信号，宜采用大锤（宽脉冲）获取长桩或桩的下部缺陷反射信号。 5.5测试参数设定 1、时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz。 2、设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积。 3、桩身波速根据本地区同类桩型的测试值初步设定。一般可按下表选择： 4、采样间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点，在保证测得完整信号的前提下，选用较高的采样频率或较小的采样时间间隔。 5、放大器增益应结合激振方式通过现场对比试验确定。 6、传感器的设定值应按计量检定结果设定。 5.6测试信号采集和筛选 1、根据桩径大小，桩心对称布置2～4个检测点；每个检测点记录的有效信号数不宜少于3个，通过叠加平均提高信噪比。 2、检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征。 3、不同检测点及多次实测时域信号一致性较差时，应分析原因，增加检测点数量。 4、信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统量程（避免信号波峰削波）。 5、每根被检测的基桩均应进行二次以上重复测试，当检测波形重复良好时方可存储记录。当重复性不好时应及时清理激振点，改善传感器安置条件或排除仪器故障后重新进行测试。对于异常波形，应在现场及时分析研究，排除可能存在的激振或接收条件不良因素的影响后重新测试。
低应变反射波法 目前国内外普遍采用瞬态冲击方式,实测桩顶加速度或速度响应时域曲线。籍一维波动理论分析来判定基桩得桩身完整性,这种方法称之为反射波法(或瞬态时域分析法)。 传感器得安装方法: 实心桩得激振点位置应选择在桩中心,测量传感器安装位置宜为距桩中心 2/3 半径处; 空心桩得激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上,且与桩中心连 线形成得夹角宜为90 度,激振点与测量传感器安装位置宜为桩壁厚得1/2 处。
传感器藕合: 把藕合剂抹在传感器底部,再把传感器放入桩顶部,松手后传感器不会移动与侧斜为佳。传感器安装地点,一点要平整。不然会影响采集效果,藕合可以用牙膏,黄油,口香糖,但不可用泥巴。 敲击: 敲击以力棒自由落体来敲击桩头,力棒落到桩头反弹后,立马抓住力棒。落距为5cm—15cm 为佳。视桩得长度而定,桩稍长可稍加大落距。长桩用得锤头最好为橡胶头,短桩用铝合金头。 波形分析完整桩:入射波与反 射波同相
也有桩底反射与初始入射波先反相再同相得扩底桩 下图为,某小区得住宅楼,长7、2 米人工挖孔桩,设计砼强度为C25。V=3675,经检测桩底反射明显,底部扩底属完整桩 缩径桩:在时程曲线上反映比较规则,缩径部位与缺陷呈先同相再反相,或仅现其同相反射信号,视严重程度,可能有多次反射,此类缺陷 桩一般可见桩底信号
离析:由于离析部位得混凝土松散,对应力波能量吸收较大,形成缺 陷波不规则,后续信号杂乱,而且频率较低,波速偏小,通常很难瞧到 桩底反射。 断桩:测试曲线呈等距多次同相反射。上部断裂往往趾呈高频多次同 时反射,反射幅值较高,衰减较慢,中部断裂反映为多次同相反射, 缺 陷得反射波幅值较低,而深部断裂波形反映下,类就是摩擦桩桩底反射,但算得得波速明显高于正常桩得波速。
土木工程测试技术-应变片测量技术
土木工程测试技术—电阻应变片测量技术摘要：当今，在工程结构试验中，电阻应变片测量技术仍是应用最广泛和最有效的应力测量技术，并且在现今的工程结构健康监测方面也发挥着积极的作用。由电阻应变片制成的各种电阻应变式传感器，在各个工程行业中也发挥着极其重要的作用。本文简单的介绍下电阻应变片测量技术的发展史及其在目前建筑等行业中的应用。关键词：电阻应变片传感器横向效应应变片的灵敏度系数电阻应变片是电阻应变测量的传感元件。用电阻应变片进行测量时，一般将应变片粘贴于构件表面，当构件受力变形时，应变片亦随之变形，变化的结果将导致应变片的电阻变化。测量出这种变化，并转换成相应的应变，即实现非电量的电测。电阻应变片具有结构简单、性能稳定可靠、灵敏度高、频率范围广的特点。此外，将电阻应变片粘贴到各种弹性元件上还可以制成能测量位移、力、力矩、扭矩和加速度的传感器，因而，电阻应变片是使用最为广泛的应变测量器件。电阻式传感器的电阻变化量 R通常很小,所以转换的信号是微弱的,需要经过调理放大后驱动显示。 电阻应变片国内习惯称为电阻应变计，简称应变计或应变片，它是在第二次世界大战结束的前后出现的，已经有六七十年的历史了。作为一个敏感元件，其测量方法的技术已经十分成熟了。现今，随着应用光纤传感器等其他测量技术的发展，有些人认为应用电阻应变计的电测技术已趋于老化。这是一种误解，电阻应变计使用于空间（高真空、深低温）、海水中（高压、流水中）、土中等广泛的计测范围。适用结构对象有航空、航天器、原子能反应堆、发动机、汽车、机车车辆和轨道、架线；船舶。桥梁、道路、大坝以及各种建筑物、机场、港湾设施等；适用的材料，由开始时的钢铁和铝等各种金属材料，到木材、塑料、玻璃、土石类、复合材料，并且，它不仅适用于室内实验、模型实验，还可以在现场对实
建设工程质量检测人员（地基基础—低应变法、声波透射法） 现场操作技能考核实施细则 （2014年） 一、考核人员范围 参加2014年建筑工程质量检测人员，地基基础培训班学习并且理论考试合格人员。2012年以来，参加地基基础培训考试合格，已取得理论开始成绩合格证书，需要增加现场操作科目的人员。 二、考核目的 通过现场操作技能考核，对参考人员现场相关信息收集能力、仪器设备操作技能、分析处理结论的判断能力进行检验。 三、相关要求 1、参考人员带身份证及照片三张。 2、自备检测仪器设备。 ⑴低应变：检测仪主机、电源充电器、传感器、力锤、耦合剂、卫生纸、笔记本电脑、打印机、打印纸等。 ⑵声波透射：声波检测仪、换能器、三脚架、钢卷尺、声测管口拉线轮等。 3、所有检测数据的采集、数据分析及打印需参考人员独立完成。 四、流程：
（一）现场报到 1、应考人员到达长沙后，及时向考核组报告，以便确认其参考并安排考试。 2、考生持本人身份证进行身份信息审核后进入待考区，领取个人现场考核表并按要求在考核表上填写编号。 （二）现场采集数据（限时30分钟） 凭现场考核表、携带仪器设备，依次进入场地，老师和监考人员对仪器设备是否数据清零进行检查后，考生开始实操采集数据。 （三）进入室内数据分析、打印（限时15分钟） 独立完成分析、打印。 提交检测结果资料 1、提交实测曲线的分析。 2、结论及判据。 （四）现场基本技能提问（限时10分钟） （五）考试要求及纪律 1、考生通过身份核验进入待考区后，关闭通讯工具和移动网络工具，违者考试做零分处理。 2、考试从工作人员处领取考生编号，并按要求在考核表上填写编号，不得在考核表上填写与编号、考试内容无关的任何个人信息，如姓名、性别、单位、身份证号码等，违者考试做零分处理。
一、填空题 1、基桩的定义为。 2、低应变检测的目的是与。 3、定应变法检测时，受检桩桩身混凝土强度应达到设计强度的，且不小于 。 4、低应变信号时域时间长度应在2L/c时刻后延续不少于，幅频信号分析 的频率范围上限不应小于。 5、低应变检测时，激振方向应桩轴线方向。 6、低应变检测时，应保证桩顶面、。 7、低应变检测时受检桩宜布置到个测点，每个测点记录有效信号不宜少于个。 8、某桩低应变检测不同检测点多次实测时域信号一致性较差，应。 9、当桩长已知、桩底反射信号明确时，应在地基条件、桩型、成桩工艺相同的 基桩中选取不少于根Ⅰ类桩的桩身波速值计算平均值。 10、低应变桩身完整性是反应、以及 的综合定性指标。 11、低应变完整性检测可以判定桩身缺陷的与。 12、低应变检测时，实心桩的激振点位置应选择在，测量传感器安装位 置宜选为距桩中心半径处。 13、低应变检测时，空心桩的激振点位置与传感器位置宜在，且 与桩中心形成夹角宜为。 14、为获得较长桩桩底或深部缺陷信号，激振锤质量宜，锤头刚度宜。 15、低应变桩身完整性判定可采用时域分析与频域分析，以为主。 16、对低应变检测，“波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波”描述的是 类桩。 17、低应变完整性类别划分除需考虑缺陷位置、程度以外，还需要考虑 、、、。 18、低应变检测时，发现多次反射现象出现，一般表明缺陷在。 19、为保证基桩检测数据的与，检测所用计量器具必须送至
法定计量检测单位进行定期检定。 二、简答题 1、简述低应变反射波法的基本原理。 2、现有一钻孔灌注桩需要进行低应变检测，请简述现场检测步骤。 3、请简述进行低应变检测的桩应满足哪些基本现场条件。、 三、计算题 1、某工程有两种桩型，A桩为钻孔灌注桩，C20，桩径为，桩长为20m，波速为3500m/s；B桩为混凝土预制桩，C40，桩长32m，波速为4000m/s。请分析这两根桩缺陷深度与严重程度。 2、某工程灌注桩施工记录桩长为28m，混凝土等级为C30，波速为3500m/s，该桩波形如下图，t1=4ms、t2=10ms，试分析该桩完整性。（1ms=）
1 前言 为严格执行低应变检测规范（规程），不断提高基桩低应变检测水平，使相应技术标准的执行更具有可操作性，特按《作业指导书编写程序》（JS-JC-34）编制本作业指导书，并作为《质量手册》的一部分，与其一并颁布执行。 本作业指导书则应和相应的技术标准一同执行使用。 2 适用范围 适用于混凝土预制桩（混凝土预制方桩、预应力混凝土管桩）、灌注桩（钻孔灌注桩、沉管灌注桩、树根桩）。 3 技术标准 根据客户要求，选用检测技术标准。目前主要采用下面两种标准： 上海市工程建设规范《建筑基桩检测技术规程》（DGJ08-218-2003）； 中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）； 上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）。 4 检测目的 检测桩身结构的完整性，判定桩身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位置。 5 检测原理 本方法的实质是将混凝土桩视为一维线弹性杆件，当桩顶受一冲击力后，其应力（应变或位移）以波动形式在桩身中传播，遇到波阻抗差异界面后，产生反射波信号，通过分析入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征，达到检测桩身完整性的目的。 检测框图如下：
6 检测仪器 6.1 本公司应用于低应变动测的仪器为RSM-24FD 型或RS1616K(S)型基桩动测仪或性能类似的仪器。使用仪器为集信号放大、数据采集、显示记录和分析处理于一体的高性能仪器，由测振传感器、信号放大器、数据采集装置和显示记录等部件组成。 6.2 方法要求 6.2.1 加速度传感器频率范围宜为5Hz~2000Hz ，速度传感器频率范围宜于10Hz~1000Hz ；放大器增益宜大于60dB 且可调，频率范围宜于2Hz~5kHz ；数据采集器采样频率不小于40kHz 。传感器的频响特性应能满足不同测试对象、不同测试目的的需要。 6.2.2 检测结果难于判断时，可同时采用加速度传感器、速度传感器进行比对检测，以提高信号的可信度。 6.2.3 整个检测系统应具有可靠的防尘、防潮、防震性能，各部件间匹配良好， 整体系统误差小于5%。 6.3 仪器设备的管理执行《设施和环境管理程序》（JS-JC-19）。 6.4 检测必须使用经标定的仪器，并且检测（使用）日期必须在标定的有效日期之内。（即仪器三色管理标签为―绿色‖标签状态下的仪器。） 7 现场检测 7.1 收集资料 按《建筑基桩检测技术规程》（DGJ08-218-2003）第3.0.10的要求及基桩检测 1. 激振锤 2. 传感器 3. 工程动测仪 4. 手提式计算机（可选）
_ 桩基检测方案 编制： 审核： 审批：
桩基检测方案 1工程概况 1.1工程名称：南京至高淳城际轨道禄口机场至溧水段试验段土建工程（DS7-TA05标） 1.2建设单位：南京地铁建设有限责任公司 1.3建设地点：金龙路站～无想山站 1.4工程概况：本标段二站一区间，金龙路站、无想山站和金龙路站～无想山站区间。 金龙路站采用Φ1000钻孔灌注桩，混凝土等级为C35P8水下，有效桩长5m。设计抗拔承载力特征值为：1000KN（KBZ1～9a、15～22a）、2400KN（KBZ10～14）。金龙路站桩数总计127根。 无想山站采用Φ1000钻孔灌注桩，混凝土等级为C35P8水下，有效桩长5m。设计抗拔承载力特征值为：1000KN（KBZ1～KBZ5）、2400KN（KBZ6～KBZ25）。无想山站桩数总计90根。无想山站抗拔桩平面布置见图2-2。 1.5检测项目及数量： 1.6检测依据： 《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014 《建筑地基基础处理技术规范》JGJ79-2012 《建筑基桩技术规范》JGJ94-2008 《建筑地基基础检测规程》DGJ32/TJ 142-2012 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 《钻孔灌注桩成孔、地下连续墙成槽质量检测技术规程》DGJ32/TJ117-2011
《南京轨道交通工程建设质量检测项目和频率规定》2014年版 本工程设计图纸 1.7检测任务： 低应变检测：通过低应变动测对试桩完整性进行检测，以确定试桩的完整性和可靠性。 抗拔检测：测试试验桩单桩竖向抗拔最大值，提供单桩竖向抗拔承载力极限值和特征值； 测定单桩竖向荷载作用下的荷载和变形；判定单桩竖向抗拔承载力是否满足设计要求。2检测方法 2.1静载抗拔检测 2.1.1检测装置及安装示意图 试验装置主要包括千斤顶加载部分和桩顶位移观测两部分。 在抗拔桩的顶部架设一根钢梁，将抗拔桩钢筋锚固于钢梁之上。在抗拔桩两侧的地面上对称放置两块荷载板，荷载板上方分别安装千斤顶进行并联同步加载。千斤顶加载产生的抬升力由钢梁传递给抗拔桩的钢筋笼。桩顶位移用百分表位移传感器测量。 2.1.2检测装置及安装示意图 检测装置主要包括加载部分和桩顶位移观测部分。荷载由安放在抗拔桩顶上方、两根钢梁中间的油压千斤顶提供，千斤顶上方的钢梁与抗拔桩钢筋焊接或锚固连接。千斤顶下
基桩低应变检测方案 工程名称： 联系人员及电话： 编制： 批准： 宁波蓝海工程检测有限公司 邮编：315016 电话：5 地址：宁波望春工业园春华路885号2号楼 2016年月日
一．工程概况 1．工程名称： 2．工程地点： 3．建设单位： 4．委托单位： 5．勘察单位： 6．监理单位： 7．施工单位： 8．设计单位： 设计参数：桩型/桩径/桩长/砼强度：/ / / 总桩数/检测桩数：/ 结构形式/层数： 9．试验标准：《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003） 10．试验内容：低应变动力检测确定桩身结构完整性 二．抽样方式及检测数量 1．抽样方式：□建设（监理）□设计□质监部门□委托方 2．抽检数量及桩号：详见选桩表 三．基桩检测主要设备 四．检测原理、方法 1、检测原理 采用反射波法检测桩身完整性。该法以一维波动理论为基础，应用应力波特征法来检验桩身质量。用力锤对桩作瞬态激振，以产生脉冲应力波，应力波沿桩身往下传播，到达桩底后发生反射,再向上传播返回桩顶。当桩身存在缺陷时，波阻抗变化也会使应力波产生反射，该反射波传播至桩顶由传感器接收，
性质、程度不同的缺陷引起反射波在振幅、相位与频率上不同程度的改变，当阻抗减少时,此反射波为负;当阻抗增加时,此反射波为正;阻抗变化大,反射波就大。根据这种变化的波形，结合工程地质和施工等有关资料，可以判断缺陷的性质、程度与位置。 2、检测方法 用力锤击桩顶部，产生脉冲应力波，并由设置在桩顶的加速度（或速度）传感器接收信号，信号经电荷放大器放大后送基桩分析系统处理。 3、试桩等级说明： ⑴桩身结构质量分类代号: Ⅰ类桩：波形规则衰减，无缺陷反射波存在，桩底清晰，波速正常，桩身完好。 Ⅱ类桩：波形规则衰减，存在轻度缺陷反射波，桩身有小缺陷，桩底可分辨，波速正常。可以作为工程桩使用。 Ⅲ类桩：波形存在严重的缺陷反射波，桩底反射不易识别，波速偏低，砼质量较差。作为工程桩使用需采取处理措施。 Ⅳ类桩：波形存在严重的缺陷反射波，且多次重复反射，波无法向下传播，无桩底反射。 ⑵检测结果中缺陷的距离是指检测面到缺陷的距离。 五．试桩的桩头处理 1、试桩桩顶不能有积水，宜保持干燥； 2、试桩桩顶应完整、无破损；如有破损，则将破损处破除至好的混凝土面。 六．现场检测用电 1、动测一般有自备电源。如检测桩数较多时，仪器电池不够用，在场地50m范围内应有（220V）电源； 2、场地应避免有强烈震动。 注：以上二条需建设方积极协调配合 七．被检测桩的龄期 受检测桩的混凝土龄期至少达到设计强度的70%，且不小于15Mpa。 八．扩大检测要求
在复杂的机械系统中，研究其功耗和性能，设计它们的结构以及研究各模块组间的润滑状态，测量各器件间的摩擦力等重要参数，多年来，一直被人们所重视。由于机械内部运动复杂，环境恶劣，摩擦力相对很小，给测量带来了很大困难，如何精确地测量出这些数据就显得格外重要。 采用立创无线收发方式，利用传感器信号通过无线收发电路进行信号传输，可以先存储数据再把存储卡里面的数据读入到计算机进行分析，为复杂及数据要求精确的系统的数据采集提供了新的方法。另外，在采集频率较高时，数据量比较大，这对采集系统中处理器处理速度、射频无线传输速度、接口传输速度、A/D 转换速度以及功耗等都有很高的要求，加上机械系统内部尺寸的限制，困难较大。这样一来，数据采集电路板的设计成为该数据采集系统的关键，我们需要设计专门的数据采集和无线收发装置。 测量系统原理 系统由传感器、电源、信号调理电路、信号处理电路和PC 机组成在实际测量时，传感器安装在运动件上，由于采用引线装置传递信号会限制机械部件的运动，因此可采用无线收发电路传输数据，也可采用存储方式进行数据采集，即先把数据保存到存储卡，数据采集完之后再拿出存储卡读入到计算机，测量系统原理如图1 所示。 气压传感器和应变片经过信号调理电路输出0～2.5V 的电压，可通过信号处理电路把模拟信号转化为数字信号再存入存储卡，热电偶经过信号调理电路输出12 位SPI 格式的数字信号，可由单片机直接把信号存入存储卡。存储卡的容量应能保证采集信号的时间要求（在采集频率为3000Hz 时，选择512M以上的存储卡可保证采集时间不少于25 分钟）。而该测量系统中电阻应变片直流电桥测量电路的设计是一个关键，下面我们将对这一部分进行详细的分析和设计。 电阻应变片直流电桥测量电路
低应变检测原理及方法 1、检测原理 检测方法采用低应变法，混凝土桩的物理强度远大于桩周土的物理强度，在桩顶沿垂直方向激发的弹性应力波基本上是沿桩周传播的，由于桩底持力层及桩身质量缺陷位置上的波阻抗与正常混凝土波阻抗存在差异，因而： （1）通过分析缺陷反射波 a ．相位变化、频率变化、多次反射性可判断桩基的缩颈、扩警、松散、夹泥、离析、断桩等质量缺陷现象。 b ．振幅的大小可判断缺陷的程度。 c ．桩身缺陷位置应按下式计算： 12000 x x t c =??? '/2x c f =? 其中：x ——桩身缺陷至传感器安装点的距离（m ）； x t ?——速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms ） ； c ——受检桩的桩身波速（m/s ），无法确定时用c m 值替代； 'f ?——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（HZ ） 。 （2）当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ι类桩的桩身波速值按下式计算其平均值： 1 1n m i i c c n ==∑ 2000i L c T =? 2i c L f =?? 其中：m c ——桩身波速的平均值（m/s ）； i c ——第i 根受检桩的桩身波速值（m/s ），且/5%i m m c c c -≤； L ——测点下桩身长（m ）； T ?——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms ）； f ?——幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（HZ ）； n ——参加波速平均值计算的基桩数量（n ≥5）。 2、现场测试方法 ①把混凝土桩顶灌浆部分凿去凿平，使桩顶出露新鲜表面，为减少杂波干扰，此表面必须平整干净，出露的钢筋不应有较大晃动；
基桩检测 一.低应变法检测 1 目的 根据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2003、J256-2003对低应变工程检测做必要的细化和补充。 2 主题内容与适用范围 为了确保现场低应变动力检测的正常进行，取得正确可靠的检测数据，使低尖变动力检测工作规范、有序，特制定基桩低应变检测作业指导书。 本作业指导书适用于检测各类预制桩和混凝土灌注桩的桩身质量，推定缺陷类型，性质及其部位。 3 人员职责 检测人员：负责按照低应变方法对被检样品进行检测。 复核人员：负责对检测操作是否规范以及检测结果是否准确进行复核。 室负责人：监督检测操作和结果审核，检测报告的签发。 4 引用标准规范国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003、J256-2003。 5 检测原理和方法 桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力（动载荷），动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩－土系统在动态力的作用下产生动态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩顶量测动态响应信号（如位移、速度、加速度信号），通过对信号的时域分析或传递函数分析，判断桩身结构完整性。用反射波法，对每一根被检测的单桩均应进行二次以上重复测试；对同一根基桩，三次锤击所形成的三条波形曲线在形态、振幅及相位上应基本一致，采集数据方算合格。 6 检测仪器 6.1 美国PIT基桩完整性诊断仪美国桩动力学公司（Pile Dynamics Inc）研制的PIT（Pile Integrity Tester）V型仪器。由主机、手锤、加速度传感器以及PLINK、PITPLOT 传输、分析处理软件组成。主要性能特点如下： i采用微处理器，内置16位A/D传换板；内存大； ii采样频率大于1MHz，采样频率精度小于0.01％，频响22kHz； iii采用专用的PVC力锤、宽频带高灵敏度的压力式加速度传感器以及宽频低噪声的滤波放大技术，数据采集系统分辨率高，稳定性好； iv高分辨率触摸式屏幕；可直接在屏幕上逐一分析信号，再通过RS －232串口传输到打印机，也可以使用PLINK程序将信号传输到PC机上； v使用PITPLOT软件，可对桩信号进行时域分析，具备高通、低通功能、指数放大功能，并且有特定滤波功能； vi主机质量1.6kg，体积65mm×150mm×200mm，内置可充电电池，可连续工作8h； 6.2 武汉岩海RS-1616K（S）基桩动测仪加速度计一通道，速度计一通道，低噪声前置放大器10倍。采样长度1024点，触发方式为通道触发、外触发和稳态触发，输入信号频率范围：加速度10Hz4.2Hz。浮点放大器1-64倍，采样间隔12us-32767us。 检测系统框图 7 对环境条件的要求 检测仪器应具有防尘、防潮性能，并应在-10～50℃环境条件下正常工作。在现场检测时，对仪器屏幕应采取防晒措施。当仪器长期不用时，应按要求定期通电。
电阻应变片的粘贴及防潮技术 一、仪表和器材： 1.模拟试件（小钢板）； 2.常温用电阻应变片； 3.数字万用表； 4.兆欧表； 5.粘合剂：T-1型502胶，CH31双管胶（环氧树脂）或硅橡胶； 6.丙酮浸泡的棉球； 7.镊子、划针、砂纸、锉刀、刮刀、塑料薄膜、胶带纸、电烙铁、焊锡、焊锡膏等小工具； 8.接线柱、短引线。 二、用电阻应变片测量应变的基本原理： 用电阻应变片测量应变时，要将应变片粘贴到试件上，当试件发生变形，应变片就会跟随一起变形，这时应变片中的电阻丝就会因其机械变形而导致电阻丝的电阻发生变化，电阻的变化也就反应了结构的变形情况，这就是用电阻应变片测量应变的基本原理。 三、用电阻应变片测量应变的基本原则： 从电阻应变片测量应变的基本原理中可以看出，首先要保证应变片与被测物体共同产生变形，其次，要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定，才能得到准确的应变测量结果，这是应变片粘贴的基本原则。因此应变片本身的质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大，应变片必须牢固地粘贴在试件的被测测点上，因此对粘贴的技术要求十分严格。为保证粘贴质量和测量正确，要求如下： 1.认真检查、分选电阻应变片，保证应变片的质量； 2.测点基底平整、清洁、干燥，使应变片能够牢固地粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡； 3.粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定，工艺性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温、湿度影响小，确保粘贴质量，并使应变片与试件绝缘，且不发生蠕变，保证电阻应变片电阻值的稳定； 4.粘贴的方向和位置必须准确无误，因为试件上不同位置、不同方向的
应变是不同的，应变片必须粘贴到要测试的应变测点上，也必须是要测试的应变方向。 5. 做好防潮工作，使应变片在使用过程中不受潮，以保证应变片电阻值的稳定； 四、 方法及步骤： 1. 电阻应变片的选择： 在应变片灵敏数K 相同的一批应变片中，剔除电阻丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用数字万用表的电阻档测量应变片的电阻值R ，将电阻值在120±2Ω范围内的应变片选出待用，记录该片的阻值和灵敏系数(应变片灵敏系数由厂家标定，本实验默认为2.00)。 2. 试件表面的处理： 用锉刀和粗砂纸等工具将试件在钢板上的贴片位置的油污、漆层、锈迹、电镀层除去，再用细砂纸打磨成45°交叉纹，之后用镊子镊起丙酮棉球将贴片处擦洗干净，至棉球洁白为止。见图1-1。 3. 测点定位： 应变片粘贴的位置及方向对应变测量的影响非常大，应变片必须准确地粘贴在结构或试件的应变测点上，而且粘贴方向必须是要测量的应变方向。本实验中假设要测定试件的中心点的轴向应变，为达到上述要求，对于钢构件，要在试件上用钢板尺和划针画一个十字线(一根长，一根短)，十字线的交叉点对准测点位置，较长的一根线要与应变测量方向一致。见图1-2。 图1-1 钢试件应变片粘贴处表面处理示意图 打磨区 (小钢板) 图1-2 钢试件应变片定位示意图 ) 方向
《测试技术》试题 考试说明： 1.首先下载试题及《标准答卷模版》，完成答题后，答卷从网上提交。 2.答卷电子稿命名原则：学号.doc。如：11031020512002.doc。 3.网上提交起止时间：2018年5月15日8：00—6月15日18：00。 试题： 一、论述题：（每小题15分，共45分） 1.什么是信号的时域描述？有什么特点？ 2.什么是信号的频域描述？有什么特点？ 3.信号时域与频域描述的关系是什么？ 二、分析题：（55分） 电阻应变式传感器如图所示，请分析其工作原理，证明电阻变化率与应变的线性关系。 图.金属丝式电阻应变片
《测试技术》答卷 本人承诺：本试卷确为本人独立完成，若有违反愿意接受处理。签名：______________学号：____________专业：_机械设计制造及其自动化(机械电子工程方向)_学习中心：__内蒙古__ 一、论述题：（每题15分，共45分） 1.什么是信号的时域描述？有什么特点？ 答：信号的时域描述是以时间为自变量，描述信号随时间的变化特征，反映信号幅值随时间变化的关系，优点是形象、直观，缺点是不能明显揭示复杂信号的内在结构（频率组成关系），特点是可获得描述对象的幅值、周期、相位 2.什么是信号的频域描述？有什么特点？ 答：信号的频域描述是应用傅里叶级数或傅里叶变换，对时域信号进行变换（分解），得到以频率为自变量，信号幅值、相位与频率的函数关系。特点是能够抽取信号内在的频率组成及其幅值和相角的大小，描述更简练、深刻、方便。 3.信号时域与频域描述的关系是什么？ 答：时域描述与频域描述是等价的，可以相互转换，两者蕴涵的信息相同，只是从两个不同的侧面来分析、观察这个信号。 时域描述与频域描述各有用武之地，当信号用于超限报警时宜采用时域描述；而为了了解信号内部的能量分配，或者为了了解信号内部各分量的相角的大小则采用频域描述更方便。 二、分析题：（55分） 电阻应变式传感器如图所示，请分析其工作原理，证明电阻变化率与应变的线性关系。 图.金属丝式电阻应变片 证：电阻变化率与应变的关系推导（以金属电阻应变片为例）： 设电阻应变片的初始阻值为： 变形时，ρ、l、A将同时发生变化，从而导致R改变。若ρ、l、A的变化量为dρ、dl、dA，则：
应变片式传感器的测量电路 电阻应变计可把机械量变化转换成电阻变化，但电阻变化是很小的，用一般的电子仪表很难直接检测。例如，常规的金属应变计的灵敏系数k 值在1.8~4.8之间，机械应变在10~6000με之间，相对变化电阻/R R k ε?=就比较小。 例1设某被测件在额定载荷下产生的应变为1000με，粘贴的应变计阻值120R =Ω，灵敏系数2k =，则其电阻的相对变化为 6/21000100.002R R k ε-?==??= 电阻变化率仅为0.2%。这样小的电阻变化，必须用专门的电路才能测量。测量电路把微弱的电阻变化转换为电压的变化，电桥电路就是这种转换的一种最常用的方法。 2.3.1 应变电桥 电桥电路即是惠斯通电桥，其结构如图所示。四个阻抗臂1234 ,,,Z Z Z Z 以顺时针排列，AC 是电源端，工作电压为U ；BD 为输出端，输出电压 为0U 。在这个阻抗电桥的桥臂上接入应变计，就叫应变电桥。 应变电桥按不同的方式可分为不同的类型，主要有以下分类方式。 1 按工作臂分 单臂电桥：电桥的一个臂接入应变计。 双臂电桥：电桥的两个臂接入应变计。 全臂电桥：电桥的四个臂都接入应变计。 2 按电源分 按电源不同，可分为直流电桥和交流电桥。 直流电桥的电源是直流电压，其桥臂只能接入阻性元件，主要用于应变电桥的输出，不需中间放大就可直接显示的情况。例如半导体应变计的输出灵敏度高，可采用直流应变电桥作为测量电路，直接输出并显示结果。 交流电桥的电源是交流电压，其桥臂可以是阻性（R ）、感性（L ）或容性（C ）元件。主要用于输出需放大的场合。例如金属应变计的输出灵敏度较低，应采用这种交流应变电桥作为测量电路，以进一步放大输出。 3 按工作方式分 按工作方式不同，可分为平衡桥式电路和不平衡桥式电路。 平衡桥式电路又叫零位测量法，它带有调整桥臂平衡的伺服反馈机构，当仪表指示测量值时，电桥处于平衡状态。零位测量法常用于高精度、长时间的静态应变测量。 不平衡桥式电路又称为偏差测量法，其输出的是与桥臂应变量成一定函数关系的不平衡电量，再作进一步放大和显示。当仪表指示测量值时，电桥处于不平衡状态。偏差测量法响应快，常用于动态应变测量。 4按桥臂关系分 按桥臂关系不同，可分为半等臂电桥和全等臂电桥。 半等臂电桥又可分为对电源端对称电桥（即1423,Z Z Z Z ==）和对输出端对称电桥（即 1234,Z Z Z Z ==）。 全等臂电桥满足1234Z Z Z Z ===，在实际测量中经常用到的是全等臂电桥和半等臂对输出端对称电 图2.3.1 电桥电路的结构
XXX工程 基桩检测方案 编写： 审核： 批准： 委托单位： 编制单位： 单位地址： 联系人： 编制日期：
目录 1服务承诺及质量保证承诺 (3) 2方案编制依据及检测目的 (3) 2.1方案编制依据 (3) 2.2检测目的 (3) 3工程概况 (3) 4检测方法及抽检数量 (3) 4.1桩身完整性检测 (3) 5基桩桩身完整性检测 (4) 5.1低应变法 (4) 5.2需施工单位现场配合、准备的工作 (5) 6检测工期估算 (6) 6.1低应变法 (6) 6.2编写报告 (6) 7保证本工程检测安全的方法和措施 (6) 8拟投入检测人员 (6) 9拟配备的检测设备 (7) 检测方案会签栏 (8)
1服务承诺及质量保证承诺 严格遵守检验工作程序，执行国家、行业和地区有关检验的标准、规范，为委托单位提供科学公正、准确可靠、优质高效的服务，以“一流的质量、一流的管理、一流的服务、一流的效率”确保实现以下承诺： 质量承诺：满足国家现行相关规范（规程）的要求，如因检测工作不到位或检测成果资料错误，造成委托方工程损失的，按国家或广西区现行建筑法规的有关规定承担相应责任。 （以上段落可以修改或删除） 2方案编制依据及检测目的 2.1方案编制依据 2.1.1《建设工程安全生产管理条例》； 2.1.2委托方提供的本工程图纸； 2.1.3《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106－2014）； 2.1.4国家有关规范（规程）和设计要求。 2.2检测目的 2.2.1采用低应变法对基桩进行检测，检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。 3工程概况 本项目基础采用静压预应力混凝土管桩。单位工程概况具体见表3.1。 4检测方法及抽检数量 根据相关规范和文件的要求，该工程拟采用低应变法检测桩身完整性。 4.1桩身完整性检测 根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106－2014)第3.3.3条：混凝土桩的桩身完整
2.3 应变片式传感器的测量电路 电阻应变计可把机械量变化转换成电阻变化，但电阻变化是很小的，用一般的电子仪表很难直接检测。例如，常规的金属应变计的灵敏系数k 值在1.8~4.8之间，机械应变在10~6000με之间，相对变化电阻 /R R k ε?=就比较小。 例1设某被测件在额定载荷下产生的应变为1000με，粘贴的应变计阻值120R =Ω，灵敏系数2k =，则其电阻的相对变化为 6/21000100.002R R k ε-?==??= 电阻变化率仅为0.2%。这样小的电阻变化，必须用专门的电路才能测量。测量电路把微弱的电阻变化转换为电压的变化，电桥电路就是这种转换的一种最常用的方法。 2.3.1 应变电桥 电桥电路即是惠斯通电桥，其结构如图所示。四个阻抗臂1234 ,,,Z Z Z Z 以顺时针排列，AC 是电源端，工作电压为U ；BD 为输出端，输出电压为0U 。在这个阻抗电桥的桥臂上接入应变计，就叫应变电桥。 应变电桥按不同的方式可分为不同的类型，主要有以下分类方式。 1 按工作臂分 单臂电桥：电桥的一个臂接入应变计。 双臂电桥：电桥的两个臂接入应变计。 全臂电桥：电桥的四个臂都接入应变计。 2 按电源分 按电源不同，可分为直流电桥和交流电桥。 直流电桥的电源是直流电压，其桥臂只能接入阻性元件，主要用于应变电桥的输出，不需中间放大就可直接显示的情况。例如半导体应变计的输出灵敏度高，可采用直流应变电桥作为测量电路，直接输出并显示结果。 交流电桥的电源是交流电压，其桥臂可以是阻性（R ）、感性（L ）或容性（C ）元件。主要用于输出需放大的场合。例如金属应变计的输出灵敏度较低，应采用这种交流应变电桥作为测量电路，以进一步放大输出。 3 按工作方式分 按工作方式不同，可分为平衡桥式电路和不平衡桥式电路。 平衡桥式电路又叫零位测量法，它带有调整桥臂平衡的伺服反馈机构，当仪表指示测量值时，电桥处于平衡状态。零位测量法常用于高精度、长时间的静态应变测量。 不平衡桥式电路又称为偏差测量法，其输出的是与桥臂应变量成一定函数关系的不平衡电量，再作进一步放大和显示。当仪表指示测量值时，电桥处于不平衡状态。偏差测量法响应快，常用于动态应变测量。 4按桥臂关系分 按桥臂关系不同，可分为半等臂电桥和全等臂电桥。 半等臂电桥又可分为对电源端对称电桥（即1423,Z Z Z Z ==）和对输出端对称电桥（即 1234,Z Z Z Z ==）。 图2.3.1 电桥电路的结构
作业指导书(基桩完整性检测) 编写： 审核： 批准： 版号： 文件编号：HDJC/SG-01-2002 生效日期：2003年1月1日
目录 1基桩低应变检测................................................................. 错误！未定义书签。 1.1前言 (4) 1.2适用范围 (9) 1.3检测依据标准 (4) 1.4检测的目的 (4) 1.5检测原理 (4) 1.6仪器设备 (5) 1.7检测准备 (6) 1.8检测技术 (6) 1.9现场检测 (7) 1.10资料整理与成果分析 (8) 1.11报告内容 (9) 2基桩钻芯法检测 (9) 2.1 引言 (9) 2.2 适用范围 (9) 2.3依据及标准 (10) 2.4检测目的 (10) 2.5检测原理 (10) 2.6仪器设备 (10) 2.7检测准备 (12) 2.8现场检测 (13) 2.9资料整理与成果分析 (15) 2.10 报告内容 (17) 3 基桩声波检测 (17) 3.1 引言 (17) 3.2 适用范围 (18) 3.3依据及标准 (18)
3.4检测目的 (18) 3.5检测原理 (18) 3.6仪器设备 (18) 3.7探测准备 (20) 3.8现场探测 (20) 3.9资料整理与成果分析 (22) 3.10报告内容 (24) 附件一基桩低应变动力检测记录表 (26) 附件二钻芯检测原始记录表 (27) 附件三混凝土芯样试件抗压强度检验报告 (27) 附件四超声透射法检测基桩完整性现场记录表 (27) 附件五超声波检测成果表 (27)