Jewell 应变计精准测量沥青和混凝土的应变

Jewell 应变计 精准测量沥青和混凝土的应变   应变计是一种电气装置，用于测量其所粘贴物体的应变情况。究其根本，应变计由一个可变电阻器组成，当对材料施加外力使其产生应变时，该可变电阻器的电阻值就会发生变化。基于这一简单却有效的工作原理，应变计在各种各样的应用中都很有用处，在各种应用中，能够通过测量电阻变化来对应物体因受到外力作用而产生的压缩或拉伸变形是一个关键要素。这种变形会使应变计的电阻发生线性变化，这一现象将会详细解释，而理解电阻的这种变化对于测量所施加的外力以及作用于相关物体上的力来说是关键所在。 尽管应变计已经以许多创新的方式得到应用，但它们主要作为路面管理系统（PMS）的一部分被广泛使用。该应变计通常由地方市政部门安装，用于协助监测混凝土或沥青结构（如道路及其他形式的铺面）的状况。本文将阐释应变计的工作原理，以及Jewell Instrument公司的应变计具备的极高耐用性和测量质量。    
 
    什么是应变？        
 应变被定义为材料在某一特定维度上长度的变化量除以其原始长度。应变用希腊字母“ε”来表示。 应变是由“应力”引起的，应力是作用在材料上的单位面积所受的力。下面的示意图展示了一个重物（或力）在牵引和拉伸的情况。长度（L）现在被拉长了，长度的变化量用ΔL来表示。应变（ε）可以通过将ΔL除以原始长度来计算。  
    
  可以对横向和纵向（X轴和Y轴）应变进行测量及计算。这些量可用于计算泊松应变，泊松应变用于确定一种材料在失效前能够承受多大程度的拉伸或压缩。泊松应变定义为横向应变与轴向（纵向）应变的负比值，如下所示：  
    
  
    
 
    应变是如何测量的？        
 应变计通过测量与物理应变成比例的电阻变化来工作。电阻变化通常借助惠斯通电桥电路进行测量，惠斯通电桥电路是一种呈菱形排列的四元件电路，如下图所示。可以将该电路看作是一对并联配置的分压器。  
    
         
  
     注意        如果电路中的每个电阻阻值都相等，那么通过电压表从D点到B点读取的电压将为0伏，因为电桥处于平衡状态。如果调节RX，使其阻值不等于R1、R2或R3，那么电桥将会失衡，并且在D点和B点之间将会出现电势差。 在这种情况下，应变计元件可用来替代这些电阻中的任意一个——或者有可能替代所有电阻。这被称为“全桥”应变计。以下是此类电路的一个示例，正如我们的CSG - 3000数据表中所示。其总等效标称电阻为350Ω。  
    CSG-3000电路图和引脚输出  
     注意        应变计的输出单位是mV/V，这意味着与供电电压或激励电压相比，电桥端的电压是以mV为单位的。例如，在1V激励电压下，产生 1000ε，导致电阻变化为 +0.24Ω，其输出电压（Vout）将为0.0004995伏，即0.4995毫伏每伏（mV/V）。    
 
    Jewell Instrument 应变计        
 Jewell Instrument公司可提供两种类型的应变计：ASG-3000和CSG-3000，它们都是卧式全桥单元。其中，ASG-3000是为沥青应用而设计的，而CSG-3000则是为混凝土应用而设计的。  
    ASG-3000 沥青应变计  
  
    CSG-3000 混凝土应变计  
  ASG和CSG这两种型号的应变计都被配置为可测量沿杆长度方向的轴向应变，并忽略该装置所承受的任何弯曲应变。它们的标称电阻均为350Ω，在1000ε时具有约1.3mV/V的输出灵敏度，标称供电电压为2至5 VDC。应变计的刚度与沥青及混凝土的刚度处于同一数量级范围，因此能够测量周围材料内部的真实应变。ASG被设计为既能耐高温又能防潮，即便在温度波动的环境下（包括一般的周围环境以及安装时沥青的极高温度环境）也能出色地发挥作用。 具体而言，ASG的工作温度范围是-34℃至+200℃，而CSG的工作温度范围是-34℃至+100℃。ASG - 3000具备耐热和防潮性能，是因为其采用了硬沥青乳化工艺，并且其螺杆挠曲部分采用了聚醚酰亚胺（Ultem）黑色材料制成。乳化过程是一道额外的工序，有助于密封安装部位并保护浸入沥青中的塑料部件。应变计的安装部位本身由两层丙烯酸涂层、一层室温硫化硅橡胶（RTV）涂层、一层蜡涂层以及一层热缩包裹层加以保护。这种乳化工序是*后一道工序，会覆盖整个应变计。CSG则采用M涂层A和M涂层C以及电工胶带相结合的方式作为保护涂层。