土木工程结构试验3章1(12)

土木工程结构试验

土木工程结构试验与检测 Testing and Inspection for Civil Engineering Structure

变形后气泡漂移，再扭动微调落实使气泡重新居中，度盘前后两次读数的差即为测点的转角。仪器的最小读数可达1〞～2〞，量程为3°。其优点为尺寸小、精度高。缺点是受湿度及振动影响大，在阳光下曝晒会引起水准管爆裂。

2．电子倾角仪（electric inclinometer）

电子倾角仪实际上是一种传感器。它通过电阻变化测定结构某部位的转动角度。仪器的构造原理如图3.3.7所示。其主要装置是一个盛有高稳定性的导电液体的玻璃器皿，在导电液体中插入三根电极A、B、C并加以固定。电极等距离设置且垂直于器皿底面，当传感器处于水平位置时，导电液体的液面保持水平，三根电极浸入液内的长度相等，故A、B极之间的电阻值等于B、C极之间的电阻值，即R1＝R2。使用时将倾角仪固定在试件测点上，

试件发生微小转动时倾角仪随之转动。因导电液面始终保持水平，因而插入导电液体内的电极深度必然发生变化，使R1减小 R，R2增大 R。若将AB、BC视作惠斯登电桥的两个臂，则建立电阻改变量 R与转动角度 间的关系就可以用电桥原理测量和换算倾角 ， R＝K 。

3.3.3 光纤位移传感器（fiber optic displacement sensor）

光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一门新技术，光纤最早用于通讯，随着光

R1R2

R4R3图3.3.7 电子倾角仪构造原理

纤技术的发展，光纤传感器得到进一步发展。与其它传感器相比较，光纤传感器有不受电磁干扰，防爆性能好，不会漏电打火；可根据需要做成各种形状，可以弯曲；可以用于高温、高压、绝缘性能好，耐腐蚀等优点。本节介绍了光纤的结构、传输原理、光纤传感器类型，以及反射式光纤位移传感器的原理和应用。光纤传感器的详细内容详见相关资料。

1．光纤的结构和传输原理（structure and principle of optical fiber）

（1）光纤结构

光导纤维，简称光纤，目前基本采用石英玻璃，有不同掺杂。光导纤维的导光能力取决于纤芯和包层的性质，纤芯的折射率N1略大于包层折射率N2（N1＞N2）。

光纤结构主要由中心—纤芯，外层—包

层，护套—尼龙塑料三部分组成，见图3.3.8。

（2）光纤的传输原理

光在空间是直线传播的，在光纤中光被限

制在光纤中，并能随光纤传递到很远的距离。

图3.3.9 给出了光纤传光示意图，光纤的传播

N1N2图3.3.8光纤结构