滨州痈烁科技有限公司

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 型振弦式測(cè)縫計(jì)適用于長期布設(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，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。
    振弦式測(cè)縫計(jì)的傳感器采用的是振弦式位移計(jì)，由其加裝配套附件而組成。振弦式位移計(jì)有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，經(jīng)試驗(yàn)溫度修正系數(shù)甚小，使用中不需要溫度修正。振弦式測(cè)縫計(jì)具有智能識(shí)別功能。     

2 規(guī)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型振弦式測(cè)縫計(jì)由前后端座、保護(hù)筒、信號(hào)傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

    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)變化，通過前、后端座傳遞給振弦使其產(chǎn)生應(yīng)力變化，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)量埋設(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)輸出量僅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
  測(cè)縫計(jì)使用場合很廣，儀器經(jīng)加裝一些附件可以組成裂縫計(jì)、基巖位移計(jì)、錨桿計(jì)等測(cè)量變形的儀器，這些儀器的工作情況及安裝條件各不相同，所以埋設(shè)安裝方法也會(huì)有所不同。
  4.1 安裝預(yù)備
  安裝前首先檢查儀器是否完好。方法是：將測(cè)縫計(jì)接上讀數(shù)儀，用手握住測(cè)縫計(jì)兩端，向兩頭拉或推拉測(cè)桿，看讀數(shù)儀讀數(shù)是否變化和正常。當(dāng)確認(rèn)測(cè)縫計(jì)完好后，準(zhǔn)備固定套筒和位移傳感器。安裝前根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定埋設(shè)高程和方位。
  4.2 電纜布設(shè)
  測(cè)縫計(jì)安裝時(shí)，應(yīng)將電纜導(dǎo)線埋在同一壩段內(nèi)引出，不要分別埋設(shè)在多個(gè)壩段內(nèi)(電纜跨縫，縫開合時(shí)會(huì)拉斷電纜)。雖然也可采用其他的埋設(shè)方案，電纜的跨縫的保護(hù)措施比較復(fù)雜，所以埋在同一壩段內(nèi)引出比較安全方便。
  4.3 測(cè)縫計(jì)的典型埋設(shè)
  在測(cè)縫計(jì)將要安裝的位置上，先將套筒端蓋固定在左(或右)壩段的澆筑模板內(nèi)表面，再把帶前端座的固定套筒擰在端蓋上，管口與摸板平齊，完成了儀器套筒的安裝(1-1)。
  待混凝土固結(jié)后，小心拆去裝有測(cè)縫計(jì)套筒處的模板，旋開套筒端蓋，將測(cè)縫計(jì)的傳感器裝入套筒內(nèi)擰緊(為便于安裝應(yīng)在測(cè)縫計(jì)的表面涂黃油)，調(diào)整測(cè)縫計(jì)的測(cè)量范圍并記錄安裝就位的初始讀數(shù)。測(cè)縫計(jì)設(shè)定的測(cè)量范圍應(yīng)能滿足測(cè)縫計(jì)可能發(fā)生拉壓的最大開合度為準(zhǔn)，將電纜按設(shè)計(jì)走向引出。(1-2)
  安裝完成后應(yīng)及時(shí)用讀數(shù)儀讀取測(cè)縫計(jì)的初始讀數(shù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)編號(hào)作好儀器的編號(hào)、電纜長度、初始讀數(shù)的記錄和存檔。

 4.4 巖體與混凝土交接面上測(cè)縫計(jì)的埋設(shè)
  安裝前先在測(cè)縫計(jì)安裝位置的巖體上打孔，孔徑應(yīng)大于 9cm，深度為 50cm，如巖體有節(jié)理存在，視節(jié)理發(fā)育程度確定孔深。
 在孔內(nèi)填入一大半膨脹水泥砂漿，將帶有加長桿的套筒擠入孔中，使保護(hù)筒口與孔口平齊。然后將螺紋口涂上機(jī)油，筒內(nèi)填滿棉紗，旋上端蓋。
  當(dāng)混凝土澆至高出測(cè)縫計(jì)埋設(shè)位置 20cm 時(shí)，挖去搗實(shí)的混凝土，打開套筒端蓋，取出填塞物，旋上測(cè)縫計(jì)，回填混凝土。以上步驟也可一步完成，將帶有加長桿的套筒同時(shí)已旋上位移計(jì)一并擠入孔中。
  調(diào)整測(cè)縫計(jì)的測(cè)量范圍，及時(shí)測(cè)量初始值，并作好記錄。
  按設(shè)計(jì)走向固定埋設(shè)電纜，保護(hù)好露天電纜，防止電纜接頭進(jìn)水。

  4.5 混凝土中 測(cè)縫計(jì)的埋設(shè)
  此方法適用于在建壩，除加長彎鉤桿和測(cè)縫計(jì)凸緣盤外應(yīng)全部用多層塑料布包裹。在埋設(shè)位置上將搗實(shí)的混凝土挖深約 20cm 的坑，將裂縫計(jì)放入，回填混凝土。其它要求同前。

 4.6 測(cè)縫計(jì)的挖坑埋設(shè)
   此方法適用于已建壩，是將原安裝在表面的測(cè)縫計(jì)埋入坑內(nèi)便于保護(hù)。
   在埋設(shè)部位的混凝土壩體工作面上挖深約 20cm，長約 60cm，寬約 20cm 的坑，將裂縫計(jì)安裝在坑內(nèi)，引出電纜，坑口用鐵板蓋住。其它要求同前。

 4.7 尾水管測(cè)縫計(jì)的埋設(shè)
  此安裝方法適用與尾水管與混凝土交接面的開合縫觀測(cè)。
  安裝埋設(shè)前先檢查測(cè)縫計(jì)，保證其工作正常，附件配套完備。在需要觀測(cè)的斷面，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定測(cè)縫計(jì)的布置數(shù)量和方位以及電纜的走向。具體安裝埋設(shè)步驟如下：
  將測(cè)縫計(jì)的前端座旋下，其大頭端面與尾水鋼管外圓面充分接觸后焊接，焊接不需滿焊但必須保證焊牢。
  當(dāng)同一觀測(cè)斷面所有觀測(cè)點(diǎn)的測(cè)縫計(jì)前端座都焊接完成后，待充分冷卻后將測(cè)縫計(jì)和護(hù)筒先后旋在前端座上。
  根據(jù)測(cè)量需要，調(diào)整測(cè)縫計(jì)的測(cè)量范圍。

    方法一：先將測(cè)縫計(jì)推進(jìn)護(hù)筒內(nèi)直到推不動(dòng)為止，在護(hù)筒端面處測(cè)縫計(jì)的外圓上畫記號(hào)，然后拉動(dòng)測(cè)縫計(jì)，使記號(hào)與護(hù)筒端面的距離達(dá)到設(shè)定的距離(拉壓范圍)。
    方法二：將讀數(shù)儀連接測(cè)縫計(jì)，讀取測(cè)縫計(jì)零位讀數(shù)(將測(cè)縫計(jì)推進(jìn)護(hù)筒內(nèi)直到推不動(dòng)為止),根據(jù)計(jì)算公式確定初始位置的讀數(shù)，然后拉動(dòng)測(cè)縫計(jì)觀察其讀數(shù)達(dá)到設(shè)定值。
  測(cè)縫計(jì)的初始值確定后，即可澆筑混凝土。澆筑時(shí)應(yīng)避免沖擊測(cè)縫計(jì)，當(dāng)澆筑高程達(dá)到測(cè)縫計(jì)處時(shí)，用人工方式將測(cè)縫計(jì)周圍的混凝土搗實(shí)。做好電纜的接長和保護(hù)，按規(guī)定走向敷設(shè)電纜，電纜敷設(shè)要松弛。
  編制埋設(shè)檔案，記錄測(cè)縫計(jì)型號(hào)、設(shè)計(jì)編號(hào)、儀器編號(hào)、初始讀數(shù)、澆筑后讀數(shù)等等。
 4.8 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。
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)。