土木工程结构试验3章1(16)

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

受力或液压，弹性元件在力的作用下，发生与外力或液压成对应关系的变形。常用的力传感器可分为机械式、电阻应变式、振动弦式等不同类型。

3.4.1 机械式力传感器（mechanical force sensor）

机械式力传感器的种类很多，其基本原理是利用机械式仪器测量弹性元件的变形，再将变形转换为弹性元件所受的力。图3.4.1为环箍式拉力计，它由两片弓形钢板组成一个环箍。在拉力作用下，环箍产生变形，通过一套机械传动放大系统带动指针转动，指针在度盘上的示值即为外力值。图3.4.2是另一种环箍式拉压测力计。它用粗大的钢环作“弹簧”，钢环在拉压力作用下的变形，经过杠杆放大后推动位移计工作。位移计显示值与环箍变形关系应预先标定。这种测力计大多只用于测定压力。

图3.4.1 环箍式拉力计

1－指针；2－中央齿轮；3－弓形弹簧；

4－耳环；5－连杆；6－扇形齿轮；

7－可动接板 图3.4.2 环箍式拉压测力计 1－位移计；2－弹簧；3－杠杆； 4、7－上、下压头；5－立柱；6－钢环； 8－拉力夹头

3.4.2 电阻应变式力传感器（electrical resistance strain sensor）

电阻应变式测力传感器是目前应用最广泛的一种测力仪器。它是利用安装在力传感器上的电阻应变片测量传感器弹性变形体的应变，再将弹性体的应变值转换电信号输出，并用电子仪器显示的测力计，称为测力传感器，也称荷载传感器。根据荷载性质不同，荷载传感器的形式分为拉伸型、压缩型和拉—压型三种。各种荷载传感器的外部形状基本相同，其核心部件是一个厚壁筒。壁筒的横断面取决于材料允许的最大应力。在筒壁上贴有电阻应变片以便将机械变形转换为电量变化。如图3.4.3所示，在筒壁的轴向和横向布置应变片，并按全桥接入电阻应变仪工作电桥，根据桥路输出特性可得UBD

输出放大系数A 2(1 )，提高了其量测灵敏度。

荷重传感器的灵敏度可表达为每单位荷重下的应变，与设计的最大应力成正比，与最大负荷能力成反比。即灵敏度K0为

K0 UAC4K (1 ) 2，此时电桥 AP A

PE （3.4.1）