峟思-振弦式应变计在煤矿井筒中的应用

　　应变测量是大型土木工程施工与运行的重要组成部分，本文通过对振弦式应变计的量测原理及工程应用的介绍与讨论，对振弦式应变计使用过程中可能产生的一些问题进行了讨论。

　　1、测量原理

　　应变量测技术已成为水利、土木、机械、石油、船舶、宇航等各学科实验研究的重要手段，目前针对混凝土材料的特点，应变量测主要采用埋入式方法，测量仪器较常采用差动电阻式应变计和振弦式应变计。振弦式应变计于20世纪30年代发明，通常包括固定在端块或被测元件之间的钢弦，通过测量张紧钢弦的频率变化来表征钢弦的张力应变等物理量。其主要优点是精度和稳定性较高，信号不易受干扰（振弦传感器直接输出振弦的自振频率信号），便于长距离传输，耐震动，且寿命较长。

　　振弦式应变计工作时，激振线圈带电激励钢弦振动，钢弦振动后在磁场中切割磁力线，产生的感应电动势由接收线圈送入放大器放大输出，同时将输出信号的一部分反馈到激振线圈，保持钢弦的振动，这样不断地反馈循环，加上电路的稳幅措施，使钢弦达到电路所保持的等幅、连续的振动，然后输出与钢弦张力有关的频率信号。

　　2、问题与讨论

　　通过对振弦式应变计的试验研究，可以发现一些问题。

　　（1）应变计埋设问题。仪器埋设位置无法保证在振捣过程中保持一致，最后的测值到底反映的是哪一方向的应变，无法准确得知。对于这个问题的解决方案，大部分施工单位采用的做法是借助固定设备，如捆绑钢筋、预浇混凝土试件、钢架固定等。但这种方法的缺点就是一旦借助外部固定设备，则很难保证测量的是真实的混凝土工作性态。

　　也可以借助外界观测仪器对内埋仪器的位置进行观察，例如用红外成像法。该技术经过一定的研究改进应该可以较准确地确定内部埋置仪器的位置与方向，这样可以得到仪器真实布置方向上的量测应变值，对实际混凝土的工作形态能够较透彻地了解。

　　（2）应变计的接线问题。这个问题在大多数监测仪器中都存在，仪器的接线会影响局部混凝土的形态，在实际施工过程中，较多的接线也会对对工地现场的施工组织与混凝土仓面秩序有一定影响，所以，在一些仪器布置较密集的工程部位需要，对接线、走线、布线提前进行优化设计。

　　现阶段也有部分对于无线式应变计的研究，但仍存在着使用周期短，保证率不高，价格昂贵的问题，大规模的投入实际工程应用还有一段距离。

　　（3）振弦式应变计的长期稳定问题。影响振弦式应变计长期稳定性的因素较多，包括钢弦及其相关部件材料的选择、钢弦的固定技术、潜在的腐蚀及钢弦的疲劳问题等。

　　钢弦的固定技术被认为是生产高品质传感器的关键技术。经验证明，传统的机械夹持工艺难以保持预定的张力从而无法保证所有批量生产的传感器具有相同的长期稳定性。南京峟思则采用特殊的焊接设备和工艺，可使弦及固端深层焊透而又不产生热应力，并且焊接不使用填充料以避免腐蚀。

　　以上是南京峟思对振弦式应变计的工作原理及相关水利工程实例应用进行了一定的介绍，并通过较小规模的振弦式应变计埋入混凝土试验，就振弦式应变计在混凝土工程中的应用可能存在的几个问题，如埋设问题、接线问题、长期稳定问题等进行了讨论。