峟思-振弦式應(yīng)變計(jì)在煤礦井筒中的應(yīng)用

　　應(yīng)變測(cè)量是大型土木工程施工與運(yùn)行的重要組成部分，本文通過(guò)對(duì)振弦式應(yīng)變計(jì)的量測(cè)原理及工程應(yīng)用的介紹與討論，對(duì)振弦式應(yīng)變計(jì)使用過(guò)程中可能產(chǎn)生的一些問(wèn)題進(jìn)行了討論。

　　1、測(cè)量原理

　　應(yīng)變量測(cè)技術(shù)已成為水利、土木、機(jī)械、石油、船舶、宇航等各學(xué)科實(shí)驗(yàn)研究的重要手段，目前針對(duì)混凝土材料的特點(diǎn)，應(yīng)變量測(cè)主要采用埋入式方法，測(cè)量?jī)x器較常采用差動(dòng)電阻式應(yīng)變計(jì)和振弦式應(yīng)變計(jì)。振弦式應(yīng)變計(jì)于20世紀(jì)30年代發(fā)明，通常包括固定在端塊或被測(cè)元件之間的鋼弦，通過(guò)測(cè)量張緊鋼弦的頻率變化來(lái)表征鋼弦的張力應(yīng)變等物理量。其主要優(yōu)點(diǎn)是精度和穩(wěn)定性較高，信號(hào)不易受干擾（振弦傳感器直接輸出振弦的自振頻率信號(hào)），便于長(zhǎng)距離傳輸，耐震動(dòng)，且壽命較長(zhǎng)。

　　振弦式應(yīng)變計(jì)工作時(shí)，激振線圈帶電激勵(lì)鋼弦振動(dòng)，鋼弦振動(dòng)后在磁場(chǎng)中切割磁力線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由接收線圈送入放大器放大輸出，同時(shí)將輸出信號(hào)的一部分反饋到激振線圈，保持鋼弦的振動(dòng)，這樣不斷地反饋循環(huán)，加上電路的穩(wěn)幅措施，使鋼弦達(dá)到電路所保持的等幅、連續(xù)的振動(dòng)，然后輸出與鋼弦張力有關(guān)的頻率信號(hào)。

　　2、問(wèn)題與討論

　　通過(guò)對(duì)振弦式應(yīng)變計(jì)的試驗(yàn)研究，可以發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。

　　（1）應(yīng)變計(jì)埋設(shè)問(wèn)題。儀器埋設(shè)位置無(wú)法保證在振搗過(guò)程中保持一致，最后的測(cè)值到底反映的是哪一方向的應(yīng)變，無(wú)法準(zhǔn)確得知。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的解決方案，大部分施工單位采用的做法是借助固定設(shè)備，如捆綁鋼筋、預(yù)澆混凝土試件、鋼架固定等。但這種方法的缺點(diǎn)就是一旦借助外部固定設(shè)備，則很難保證測(cè)量的是真實(shí)的混凝土工作性態(tài)。

　　也可以借助外界觀測(cè)儀器對(duì)內(nèi)埋儀器的位置進(jìn)行觀察，例如用紅外成像法。該技術(shù)經(jīng)過(guò)一定的研究改進(jìn)應(yīng)該可以較準(zhǔn)確地確定內(nèi)部埋置儀器的位置與方向，這樣可以得到儀器真實(shí)布置方向上的量測(cè)應(yīng)變值，對(duì)實(shí)際混凝土的工作形態(tài)能夠較透徹地了解。

　　（2）應(yīng)變計(jì)的接線問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題在大多數(shù)監(jiān)測(cè)儀器中都存在，儀器的接線會(huì)影響局部混凝土的形態(tài)，在實(shí)際施工過(guò)程中，較多的接線也會(huì)對(duì)對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)的施工組織與混凝土倉(cāng)面秩序有一定影響，所以，在一些儀器布置較密集的工程部位需要，對(duì)接線、走線、布線提前進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　現(xiàn)階段也有部分對(duì)于無(wú)線式應(yīng)變計(jì)的研究，但仍存在著使用周期短，保證率不高，價(jià)格昂貴的問(wèn)題，大規(guī)模的投入實(shí)際工程應(yīng)用還有一段距離。

　　（3）振弦式應(yīng)變計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定問(wèn)題。影響振弦式應(yīng)變計(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素較多，包括鋼弦及其相關(guān)部件材料的選擇、鋼弦的固定技術(shù)、潛在的腐蝕及鋼弦的疲勞問(wèn)題等。

　　鋼弦的固定技術(shù)被認(rèn)為是生產(chǎn)高品質(zhì)傳感器的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)驗(yàn)證明，傳統(tǒng)的機(jī)械夾持工藝難以保持預(yù)定的張力從而無(wú)法保證所有批量生產(chǎn)的傳感器具有相同的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。南京峟思則采用特殊的焊接設(shè)備和工藝，可使弦及固端深層焊透而又不產(chǎn)生熱應(yīng)力，并且焊接不使用填充料以避免腐蝕。

　　以上是南京峟思對(duì)振弦式應(yīng)變計(jì)的工作原理及相關(guān)水利工程實(shí)例應(yīng)用進(jìn)行了一定的介紹，并通過(guò)較小規(guī)模的振弦式應(yīng)變計(jì)埋入混凝土試驗(yàn)，就振弦式應(yīng)變計(jì)在混凝土工程中的應(yīng)用可能存在的幾個(gè)問(wèn)題，如埋設(shè)問(wèn)題、接線問(wèn)題、長(zhǎng)期穩(wěn)定問(wèn)題等進(jìn)行了討論。