產(chǎn)品描述
VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)使用說(shuō)明
本使用說(shuō)明僅適用于本公司生產(chǎn)的 VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì),其中包括有 VWS-10W、VWS-15W 兩種型
號(hào)。
1、用途
VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)適用于長(zhǎng)期埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi),測(cè)量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部混
凝土自身體積變化的應(yīng)變量,并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。
振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)由應(yīng)變計(jì)和無(wú)應(yīng)力桶組成,振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)具有參數(shù)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)
VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)由無(wú)應(yīng)力計(jì)、無(wú)應(yīng)力桶組成。無(wú)應(yīng)力桶是用鐵板制做的雙層(夾層 8~10mm)
有底無(wú)蓋的圓形桶或截頭錐形桶,該桶用來(lái)隔離桶內(nèi)混凝土中的應(yīng)變計(jì)不受外荷載的影響,但能測(cè)量由
于桶內(nèi)混凝土的自生體積變化而引起的應(yīng)變量。
外形尺寸:高度 32cmm,大口 22cm,小口 11cm。

3.2 工作原理
當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí),無(wú)應(yīng)力計(jì)同步感受變形,變形通過(guò)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(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)物內(nèi)部混凝土自身體積變化的應(yīng)變量。同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。
3.3 計(jì)算方法
a) 當(dāng)外界溫度恒定無(wú)應(yīng)力計(jì)僅受到軸向變形時(shí),其應(yīng)變量ε與輸出的頻率模數(shù)△F 具有如下線性關(guān)
系:
ε= k×△F
△F = F - F0 式中:ε—無(wú)應(yīng)力計(jì)的測(cè)量值,單位為 10-6;
k—無(wú)應(yīng)力計(jì)的測(cè)量靈敏度,單位為 10-6/F;
△F—無(wú)應(yīng)力計(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—無(wú)應(yīng)力計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值,單位為 F;
F0—無(wú)應(yīng)力計(jì)的基準(zhǔn)值,單位為 F。
b) 當(dāng)無(wú)應(yīng)力計(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),無(wú)應(yīng)力計(jì)有輸出量△F′,
這個(gè)輸出量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 具有下列線性關(guān)系:
ε′= K×△F′+ b×△T = 0
k△F′= -b×△T
△T = T - T0 式中:b—無(wú)應(yīng)力計(jì)的溫度修正系數(shù),單位為 10
-6/℃;
△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) 埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物中的無(wú)應(yīng)力計(jì),受到的是變形和溫度的雙重作用,此時(shí)的
溫度修正系數(shù)為無(wú)應(yīng)力計(jì)的溫度修正系數(shù)與被測(cè)結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)之差,因此無(wú)應(yīng)力計(jì)一般計(jì)算公式
為:
εm = k×△F + b′×△T = k×(F - F0)+(b -α)×(T - T0)
式中:εm—被測(cè)結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量,單位為 10
-6;
α—被測(cè)結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù),單位為 10
-6/℃;
混凝土的線膨脹系數(shù)通常取值為:α≈8~12×10
-6/℃。
4、埋設(shè)與安裝(圖 1)

(圖 1)無(wú)應(yīng)力計(jì)埋設(shè)示意圖
4.1 準(zhǔn)備
先檢查無(wú)應(yīng)力計(jì)是否完好,將應(yīng)變計(jì)連接讀數(shù)儀,用手握住應(yīng)變計(jì)兩頭的凸圓,輕輕在兩端拉或壓
看讀數(shù)儀測(cè)值是否正常。當(dāng)確認(rèn)應(yīng)變計(jì)完好后,將應(yīng)變計(jì)電纜一頭向上裝在無(wú)應(yīng)力桶的中間,用無(wú)應(yīng)力
桶上附帶的鐵絲梆扎牢靠,應(yīng)變計(jì)在無(wú)應(yīng)力桶中上下﹑左右都應(yīng)居中。
應(yīng)變計(jì)就位后即向桶內(nèi)灌滿(mǎn)混凝土, 人工振搗密實(shí),混凝土應(yīng)為無(wú)應(yīng)力計(jì)將安裝部位的同標(biāo)號(hào)混凝
土及配比。無(wú)應(yīng)力計(jì)澆灌混凝土應(yīng)在埋設(shè)前的 48 小時(shí)完成,以使無(wú)應(yīng)力計(jì)在埋設(shè)時(shí)已經(jīng)初凝, 使無(wú)應(yīng)力
計(jì)就位后混凝土澆灌的沖擊力對(duì)其影響甚小。
4.2 安裝埋設(shè)
埋設(shè)時(shí),無(wú)應(yīng)力計(jì)桶的開(kāi)口向下或向上擺放(視被測(cè)要求而定),四周澆筑混凝土。在埋設(shè)區(qū)安放保
護(hù)標(biāo)記,直到混凝土凝固后才能撤除,以防無(wú)應(yīng)力計(jì)人為擾動(dòng)。
無(wú)應(yīng)力計(jì)埋設(shè)就位后應(yīng)及時(shí)測(cè)讀儀器,根據(jù)儀器編號(hào)和設(shè)計(jì)編號(hào)作好記錄并存檔,嚴(yán)格保護(hù)好儀器
的引出電纜。
4.3 選取基準(zhǔn)值
無(wú)應(yīng)力計(jì)的測(cè)量值為實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量,所以基準(zhǔn)值選取的準(zhǔn)確與否,將直接影響
到測(cè)值的準(zhǔn)確性。
在外荷載變動(dòng)不大選取相同時(shí)間、穩(wěn)定氣溫的 3 次相近的讀數(shù),經(jīng)平均后做為基準(zhǔn)值,無(wú)應(yīng)力計(jì)安
裝在混凝土中應(yīng)選取水化熱過(guò)后的測(cè)值。基準(zhǔn)值選定后應(yīng)做好記錄,作為計(jì)算的基準(zhǔn)值。
為使基準(zhǔn)值取的更準(zhǔn)確,可將以上操作重復(fù)進(jìn)行兩次,如果兩次測(cè)值基本相同(誤差≤0.5%F.S),
則證明基準(zhǔn)值取值正確。
無(wú)應(yīng)力計(jì)的測(cè)量值出現(xiàn)偏差時(shí),可用以上方法重新校準(zhǔn)基準(zhǔn)值。
5、測(cè)量
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量無(wú)應(yīng)力計(jì)用 VW-102A 型讀數(shù)儀,將測(cè)量線一頭連接讀數(shù)儀,測(cè)量線另一頭的各色夾子對(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。無(wú)應(yīng)力計(jì)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,可順序存
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(xún),使測(cè)量實(shí)現(xiàn)人工智能無(wú)紙化操作。
工程現(xiàn)場(chǎng)多支無(wú)應(yīng)力計(jì)電纜被意外挖斷,僅用讀數(shù)儀測(cè)量一遍,就可自動(dòng)識(shí)別出每支傳感器所對(duì)應(yīng)
的編號(hào)及身份信息。
6、傳感器故障檢查
當(dāng)傳感器測(cè)量出現(xiàn)故障時(shí),可用萬(wàn)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300Ω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(wàn)用表測(cè)量絕緣電阻應(yīng)用MΩ檔,
其值應(yīng)為無(wú)窮大∞)。
7、電纜故障檢查
振弦式傳感器電纜接長(zhǎng)通常用型號(hào)為YSPT-4P水工專(zhuān)用觀測(cè)電纜,其電纜電阻值約為45Ω/km左右。
7.1 用萬(wàn)用表測(cè)量(黑、紅芯線)的電阻值:正常情況為300Ω左右,再加上電纜的電阻值。
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(wú)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。
7.2 用萬(wàn)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(wú)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。
7.3 用100V 直流兆歐表或萬(wàn)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。
8、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(lèi)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,應(yīng)遠(yuǎn)離上述干擾源。
9、注意事項(xiàng)
無(wú)應(yīng)力計(jì)安裝就位前、后應(yīng)及時(shí)測(cè)量頻率和溫度值,根據(jù)無(wú)應(yīng)力計(jì)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)無(wú)應(yīng)力計(jì)信號(hào)引出電纜。
10、驗(yàn)收與保管
用戶(hù)開(kāi)箱驗(yàn)收儀器,應(yīng)先檢查儀器的數(shù)量(包括附件)及出廠檢驗(yàn)合格證等是否與裝箱清單相符。開(kāi)
箱后每支儀器應(yīng)先用 100V 兆歐表量測(cè)電路與密封殼體之間的絕緣電阻,其測(cè)值應(yīng)滿(mǎn)足絕緣電阻規(guī)定要
求。驗(yàn)收時(shí)每支儀器應(yīng)用讀數(shù)儀測(cè)量,檢查儀器是否正常。儀器應(yīng)保管在干燥、通風(fēng)的房間中。
11、附言
VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)自出廠之日起壹年內(nèi),如性能低于技術(shù)條件要求且系屬產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題,本
公司負(fù)責(zé)免費(fèi)維修或更換(若因現(xiàn)場(chǎng)防雷系統(tǒng)不完善遭遇強(qiáng)雷電等不可抗力所造成的損壞不在其例)。
附件: VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)安裝指南
1 VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)零部件圖

2、VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)的預(yù)先澆筑

第一步:提前 48 小時(shí)以上預(yù)澆筑,利用無(wú)應(yīng)力桶內(nèi)的兩組鐵絲,將應(yīng)變計(jì)懸空栓牢在
桶內(nèi)中心位置;觀測(cè)電纜引出桶外(見(jiàn)圖 1)。
第二步:將準(zhǔn)備好的與澆筑大體積混凝土同標(biāo)號(hào)(相同配比,剔除大骨料)的混凝土灌滿(mǎn)
無(wú)應(yīng)力桶內(nèi)腔,澆灌時(shí)逐級(jí)人工搗實(shí)(見(jiàn)圖 2)。
第三步:澆灌好的無(wú)應(yīng)力計(jì),桶內(nèi)混凝土凝固 48 小時(shí)后才能埋設(shè)在大體積混凝土中。
3、VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)的埋設(shè)步驟

埋設(shè)步驟:
1) 在埋設(shè)高程,埋設(shè)位置,將預(yù)先制備好的無(wú)應(yīng)力計(jì)擺放穩(wěn)固。
2) 將無(wú)應(yīng)力計(jì)的觀測(cè)電纜合理敷設(shè)和保護(hù)。
3) 讀取無(wú)應(yīng)力計(jì)的讀數(shù),確保無(wú)應(yīng)力計(jì)完好,并記錄存檔。
4) 澆筑大體積混凝土,將無(wú)應(yīng)力計(jì)埋設(shè)在大體積混凝土中,觀測(cè)電纜引向觀測(cè)房。
4、VWS-W 型振弦式無(wú)應(yīng)力計(jì)觀測(cè)電纜芯線定義表

本使用說(shuō)明由江蘇中礦水務(wù)科技有限公司編制
使用說(shuō)明中的型號(hào)、參數(shù)、公式、文字如遇有修改,恕不另行通告,謹(jǐn)請(qǐng)以最新版本為準(zhǔn)。