土木工程结构试验3章1(4)

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

量测仪器从最简单的逐个读数、手工记录数据的仪表，到计算机快速、连续自动采集数据并进行数据处理的复杂系统，种类繁多，原理各异。本章重点阐述常用量测仪器的原理、功能和使用要求。

3.1 概述（introduction）

3.1.1 量测仪器的组成（components of instrumentation）

不论是一个简单的量具还是一套高度自动化的量测系统，尽管在外形、内部结构、量测原理及量测精度等方面有很大差别，但作为量测仪器，都应具备感受、放大和显示记录三个的基本部分。

其中感受部分直接与被测对象相连，感受被测参数的变化并转换和传递给放大部分。放大部分将感受部分传来的被测参数通过各种方式（如机械式的齿轮、杠杆、电子放大线路或光学放大等）进行放大。显示记录部分是将放大部分传来的量测结果通过指针、电子数码器、屏幕等显示出来，或通过各种记录设备将试验数据或曲线记录下来。

机械式仪器的感受、放大和显示记录三部分都在同一个仪器内。而电测仪器三部分常常是分开的，分别为传感器、放大器和记录仪器。

3.1.2 量测仪器的工作原理（theory of instrumentation）

土木工程结构试验所用量测仪器一般采用偏位测定法和零位测定法两种量测方法。偏位测定法是根据量测仪器产生的偏转或位移定出被测值，百分表、双杠杆应变仪及动态电阻应变仪都属于偏位法。零位测定法是用已知的标准量去抵消未知物理量引起的偏转，使被测量和标准量对仪器指示装置的效应经常保持相等，指示装置指零时的标准量即为被测物理量，称重天平就是零位测定法的例子，常用的静态电阻应变仪也属零位测定法。一般来讲，零位测定法比偏位测定法更精确，尤其当采用电子仪器将被测量和标准量的差值放大后，可达到很高的精度。

3.1.3 量测仪器的主要性能指标（instrumentation indices）

1．量程（range）

仪器能测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称为仪器的量程或量测范围。

2．刻度值（scale interval）

仪器指示装置的最小刻度所指示的测量数值。

3．分辨率（resolution）

使仪器指示值发生变化的最小输入变化值。

4．灵敏度（sensitivity）

单位输入量所引起的仪表指示值的变化。对于不同用途的仪器，灵敏度的单位也各不相同，如百分表的灵敏度单位是mm/mm，测力传感器的灵敏度单位是 /N。有些仪器的灵敏度还有另外的含义，使用时应查对其说明书。

5．精确度/精度（accuracy）

仪表指示值与被测真值的符合程度。精确度高的仪表意味着随机误差和系统误差都很