结构的应变测试是评估其力学性能和安全状态的重要手段之一。结构应变测试设备能够精确捕捉结构在受力过程中的微小变形，为工程师在桥梁检测中提供了宝贵的数据支持。
结构在外力作用下会产生应力，应力是反映结构在荷载作用下构件的局部受力与破坏状态的关键指标，也是反映结构安全状态的主要参数。实际上直接测量应力比较困难，一般是通过测量应变间接测量应力。
通过结构应变测试，不仅可以有效识别结构的薄弱环节，预防潜在的安全隐患，还能为结构优化设计和桥梁健康监测提供科学依据。本文中交路桥科技将汇总结构应变测试设备与大家分享，并为相关领域的研究和实践提供参考。
1、应变测试系统
应变测试系统用于测量和记录结构或材料荷载作用下产生的应变，它通常包括应变计、数据采集单元、信号放大器、数据分析软件。应变计是该系统中的最重要的设备，它是测量物体微小形变的传感器，它的基本原理是利用某些材料的固有特性，如金属的电阻应变效应或某些传感材料的压电效应，将物体的形变转换为电信号、光信号等，从而实现对微小变形的测量。
（1）振弦式应变计
振弦式应变计工作原理基于弦的振动频率与弦的张力之间的关系。一定长度的钢弦张拉在两个端块之间，端块牢固安装于待测构件上，构件的变形使得两端块相对移动并导致钢弦张力变化，张力的变化又使钢弦的谐振频率发生变化，通过测量钢弦谐振频率的变化从而测出待测构件的应变。
（2）磁致伸缩式
利用磁致伸缩效应，是指某些材料在外加磁场的作用下发生尺寸变化的现象。镍锰合金（NiMn）是一种具有磁致伸缩效应的合金，它能够在应力作用下改变其磁化状态，这种变化与磁场强度成比例关系，从而实现应变的测量。
（3）电阻式应变计
基于材料的电阻随应变而发生变化的原理。电阻式应变计通常由金属箔片构成，当材料受到力或应变时，箔片的长度、宽度或电阻值会发生变化。通过测量电阻值的变化，可以确定应变的大小。
（4）光纤光栅应变计
光纤传感器基于光纤中的光栅对波长变化的敏感性。当光纤光栅受到外界的应变或温度变化时，其反射或透射的光波长会发生变化，这种变化与应变或温度的变化成比例关系。具体来说：（1）通过紫外光刻技术在光纤芯上刻写出周期性的折射率变化，形成光栅结构。（2）当光纤光栅受到拉伸或压缩时，光栅的周期发生变化，导致反射光的波长发生变化。（3）再通过光谱分析仪等设备检测反射光波长的变化，从而计算出应变值。
2、应变计应用
每种应变计都有其适用的领域和特点，在选择应变计时，需要测试需求考虑测量范围、精度要求、环境适应性、价格、组网等因素综合确定。应变计选型技术指标。
（1）采集频率：根据数据采集频率可分为静态应变计和动态应变计。
（2）分辨率：应变计能分辨出的最小应变，一般可达到0.1με。
（3）组网方式：易于实现全自动化数据采集、多点同步测量、远距离测量和遥控测试，操作方便，测试方法易于掌握。
（4）标距：应变计标距一般约为100～150mm。对一些圬工桥梁需要采用大标距应变计。对一些节点局部应变测试，需要用到小标距应变片。
（5）安装方式：分为内埋式和表贴式，内埋式传感器一般用于混凝土桥梁施工监控，施工时安装于混凝土结构内部。
（6）量程：应变计能够测量的最大应变范围，一般约为3000με。
（7）适用温度范围：电阻式受温度影响较大，需补偿；光纤光栅式温度适应性好；弦的振动频率受温度影响较小；磁致伸缩材料的性能可能受到温度变化的影响。
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