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結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)試是評(píng)估其力學(xué)性能和安全狀態(tài)的重要手段之一。結(jié)構(gòu)應(yīng)變測(cè)試設(shè)備能夠精確捕捉結(jié)構(gòu)在受力過程中的微小變形，為工程師在橋梁檢測(cè)中提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持。

結(jié)構(gòu)在外力作用下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力是反映結(jié)構(gòu)在荷載作用下構(gòu)件的局部受力與破壞狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)，也是反映結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的主要參數(shù)。實(shí)際上直接測(cè)量應(yīng)力比較困難，一般是通過測(cè)量應(yīng)變間接測(cè)量應(yīng)力。

通過結(jié)構(gòu)應(yīng)變測(cè)試，不僅可以有效識(shí)別結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，預(yù)防潛在的安全隱患，還能為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和橋梁健康監(jiān)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。本文中交路橋科技將匯總結(jié)構(gòu)應(yīng)變測(cè)試設(shè)備與大家分享，并為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供參考。

1、應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)

應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)用于測(cè)量和記錄結(jié)構(gòu)或材料荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)變，它通常包括應(yīng)變計(jì)、數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)分析軟件。應(yīng)變計(jì)是該系統(tǒng)中的最重要的設(shè)備，它是測(cè)量物體微小形變的傳感器，它的基本原理是利用某些材料的固有特性，如金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)或某些傳感材料的壓電效應(yīng)，將物體的形變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、光信號(hào)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微小變形的測(cè)量。

（1）振弦式應(yīng)變計(jì)

振弦式應(yīng)變計(jì)工作原理基于弦的振動(dòng)頻率與弦的張力之間的關(guān)系。一定長度的鋼弦張拉在兩個(gè)端塊之間，端塊牢固安裝于待測(cè)構(gòu)件上，構(gòu)件的變形使得兩端塊相對(duì)移動(dòng)并導(dǎo)致鋼弦張力變化，張力的變化又使鋼弦的諧振頻率發(fā)生變化，通過測(cè)量鋼弦諧振頻率的變化從而測(cè)出待測(cè)構(gòu)件的應(yīng)變。

（2）磁致伸縮式

利用磁致伸縮效應(yīng)，是指某些材料在外加磁場(chǎng)的作用下發(fā)生尺寸變化的現(xiàn)象。鎳錳合金（NiMn）是一種具有磁致伸縮效應(yīng)的合金，它能夠在應(yīng)力作用下改變其磁化狀態(tài)，這種變化與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的測(cè)量。

（3）電阻式應(yīng)變計(jì)

基于材料的電阻隨應(yīng)變而發(fā)生變化的原理。電阻式應(yīng)變計(jì)通常由金屬箔片構(gòu)成，當(dāng)材料受到力或應(yīng)變時(shí)，箔片的長度、寬度或電阻值會(huì)發(fā)生變化。通過測(cè)量電阻值的變化，可以確定應(yīng)變的大小。

（4）光纖光柵應(yīng)變計(jì)

光纖傳感器基于光纖中的光柵對(duì)波長變化的敏感性。當(dāng)光纖光柵受到外界的應(yīng)變或溫度變化時(shí)，其反射或透射的光波長會(huì)發(fā)生變化，這種變化與應(yīng)變或溫度的變化成比例關(guān)系。具體來說：（1）通過紫外光刻技術(shù)在光纖芯上刻寫出周期性的折射率變化，形成光柵結(jié)構(gòu)。（2）當(dāng)光纖光柵受到拉伸或壓縮時(shí)，光柵的周期發(fā)生變化，導(dǎo)致反射光的波長發(fā)生變化。（3）再通過光譜分析儀等設(shè)備檢測(cè)反射光波長的變化，從而計(jì)算出應(yīng)變值。

2、應(yīng)變計(jì)應(yīng)用

每種應(yīng)變計(jì)都有其適用的領(lǐng)域和特點(diǎn)，在選擇應(yīng)變計(jì)時(shí)，需要測(cè)試需求考慮測(cè)量范圍、精度要求、環(huán)境適應(yīng)性、價(jià)格、組網(wǎng)等因素綜合確定。應(yīng)變計(jì)選型技術(shù)指標(biāo)。

（1）采集頻率：根據(jù)數(shù)據(jù)采集頻率可分為靜態(tài)應(yīng)變計(jì)和動(dòng)態(tài)應(yīng)變計(jì)。

（2）分辨率：應(yīng)變計(jì)能分辨出的最小應(yīng)變，一般可達(dá)到0.1με。

（3）組網(wǎng)方式：易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、多點(diǎn)同步測(cè)量、遠(yuǎn)距離測(cè)量和遙控測(cè)試，操作方便，測(cè)試方法易于掌握。

（4）標(biāo)距：應(yīng)變計(jì)標(biāo)距一般約為100～150mm。對(duì)一些圬工橋梁需要采用大標(biāo)距應(yīng)變計(jì)。對(duì)一些節(jié)點(diǎn)局部應(yīng)變測(cè)試，需要用到小標(biāo)距應(yīng)變片。

（5）安裝方式：分為內(nèi)埋式和表貼式，內(nèi)埋式傳感器一般用于混凝土橋梁施工監(jiān)控，施工時(shí)安裝于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

（6）量程：應(yīng)變計(jì)能夠測(cè)量的最大應(yīng)變范圍，一般約為3000με。

（7）適用溫度范圍：電阻式受溫度影響較大，需補(bǔ)償；光纖光柵式溫度適應(yīng)性好；弦的振動(dòng)頻率受溫度影響較??；磁致伸縮材料的性能可能受到溫度變化的影響。

隨著智能化、數(shù)字化技術(shù)的持續(xù)滲透，中交路橋科技先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備無疑將在推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)向更高質(zhì)量、更高效率轉(zhuǎn)型中發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。從智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)到自動(dòng)化檢測(cè)裝備，每一步技術(shù)革新都是對(duì)“智慧交通”理念的生動(dòng)實(shí)踐，旨在為人類社會(huì)的出行安全與便捷貢獻(xiàn)更多“中國智慧”與“中國方案。