本使用說明僅適用于本公司（四川葛南儀器有限公司）生產(chǎn)的VWJ型振弦式表面測縫計(jì)，其中包括有VWJ-12、VWJ-20、VWJ-25、VWJ-50、VWJ-100等型號。
1 用途
VWJ型振弦式表面測縫計(jì)適用于長期布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物或其它材料結(jié)構(gòu)物內(nèi)及表面上，測量結(jié)構(gòu)物伸縮縫或周邊縫的開合度(變形)，并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。測縫計(jì)的位移傳感器采用的是振弦式位移計(jì)，其由位移計(jì)加裝配套附件而組成。表面測縫計(jì)具有智能識別功能。

2 格及主要技術(shù)參數(shù)

3 結(jié)構(gòu)及工作原理
3.1 結(jié)構(gòu)
VWJ 型振弦式表面測縫計(jì)由萬向節(jié)、位移計(jì)、振弦及激振電磁線圈、觀測電纜等組成。
3.2 工作原理

當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)將會帶動(dòng)測縫計(jì)伸縮，經(jīng)萬向節(jié)傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動(dòng)頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出被測結(jié)構(gòu)物的變形量。同時(shí)可同步測出埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。
3.3 計(jì)算方法

a)當(dāng)外界溫度恒定測縫計(jì)僅受到軸向變形時(shí)，其變形量Ｊ與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：

J = K△F

△F = F - F0

式中：k — 測縫計(jì)測量變形量的最小讀數(shù)，單位為mm/F；

△F — 測縫計(jì)實(shí)時(shí)測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，單位為F；

F — 測縫計(jì)的實(shí)時(shí)測量值，單位為F；

F0 — 測縫計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。

b)當(dāng)測縫計(jì)不受外力作用時(shí)(儀器兩端標(biāo)距不變)，而溫度增加△T時(shí)，測縫計(jì)有一個(gè)輸出量△F′，這個(gè)輸出量僅僅是由溫度變化而造成的，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)給以扣除。

實(shí)驗(yàn)可知△F′與△T具有如下線性關(guān)系：

J′= k△F′+ b△T = 0

k△F′= -b△T

△T = T - T0

式中：b — 測縫計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為mm/℃；

△T — 溫度實(shí)時(shí)測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，單位為℃；

T — 溫度的實(shí)時(shí)測量值，單位為℃；

T0 — 溫度的基準(zhǔn)值，單位為℃。

c)布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物或其它材料結(jié)構(gòu)物內(nèi)及表面上的測縫計(jì)，受到的是變形和溫度的雙重作用，因此測縫計(jì)一般計(jì)算公式為：

Jm = k△F + b△T = k (F - F0) + b (T - T0)

式中：Jm—被測結(jié)構(gòu)物的變形量，單位為mm。

注：VWJ型振弦式測縫計(jì)的敏感測量元件，與機(jī)架的材料線膨脹系數(shù)為同一量級，所以實(shí)測時(shí)溫度修正系數(shù)甚小，經(jīng)試驗(yàn)測得其溫度修正系數(shù)小于最小讀數(shù)，一般計(jì)算時(shí)可用公式a。

4 埋設(shè)與安裝
表面測縫計(jì)的使用場合很廣，儀器經(jīng)加裝一些專用附件后，可以測量被測結(jié)構(gòu)物任何方向裂縫的相對變化量，測縫計(jì)安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)工作現(xiàn)場的不同，合理的選擇埋設(shè)位置和安裝方法，下面對表面測縫計(jì)的通用安裝方法進(jìn)行簡述。
4.1 單向表面測縫計(jì)的安裝
表面測縫計(jì)的安裝位置和方向確定后，在安裝位置設(shè)置安裝基床,或者對被測結(jié)構(gòu)物表面進(jìn)行必要的清理和整平。
表面測縫計(jì)安裝前應(yīng)檢查儀器工作是否正常，確定正常后方能安裝。同時(shí)檢查其各種配件是否齊全、完好，確認(rèn)后將位移計(jì)、萬向節(jié)、安裝支架按正確位置和次序裝配在一起。各部件連接處的螺紋都要帶膠擰緊，萬向節(jié)要能活動(dòng)自如。
將表面測縫計(jì)接長電纜(或在測縫計(jì)安裝完畢后接長)，設(shè)定好測縫計(jì)的初始位置，在被測結(jié)構(gòu)物上打定位孔并埋設(shè)固定膨脹螺栓(按實(shí)際需要確定是否安裝測桿及保護(hù)管或儀器保護(hù)罩)，確定安裝無誤后緊固各緊固件。
表面測縫計(jì)的初始位置的設(shè)置，通常按被測結(jié)構(gòu)物裂縫的預(yù)計(jì)位移大小和方向，根據(jù)所選測縫計(jì)的測量范圍，確定測縫計(jì)的初始零點(diǎn)位置。也就是根據(jù)實(shí)際需要合理分配測縫計(jì)拉伸和壓縮范圍，以滿足測量的實(shí)際需要。
萬向節(jié)和測桿連接要擰緊，可用細(xì)鋼釬(或釘子、粗鐵絲)穿在儀器滑動(dòng)測桿上的橫向小孔中，防止儀器測桿轉(zhuǎn)動(dòng)。測縫計(jì)的測桿在裝配萬向節(jié)和加長測桿時(shí)不允許轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)將會造成測桿松動(dòng)或脫落(測桿只允許滑動(dòng)不允許轉(zhuǎn)動(dòng))，儀器標(biāo)定和安裝時(shí)都要注意。
安裝好的儀器電纜應(yīng)集中引出，按設(shè)計(jì)走向埋設(shè)固定好，注意保護(hù)好儀器的觀測電纜。
儀器安裝完成后應(yīng)及時(shí)測量儀器的初始值，并記錄設(shè)計(jì)編號、儀器的編號、電纜長度、初始零點(diǎn)模數(shù)及溫度值，作好存檔。
4.2 表面測縫計(jì)的基準(zhǔn)值
測縫計(jì)的基準(zhǔn)值取儀器埋設(shè)后混凝土或水泥砂漿終凝時(shí)的測值。測縫計(jì)所反映的溫度測值是值，接縫開度測值則是相對值，表示與初始狀態(tài)的相對張、合變化。建議初始值應(yīng)選擇混凝土無流動(dòng)性并具有一定強(qiáng)度、能錨固測縫計(jì)端點(diǎn)時(shí)的張合度測值。此時(shí)混凝土剛終凝，可認(rèn)為是無應(yīng)力接觸狀態(tài)，代表了接縫的真實(shí)開合度變化。
混凝土的凝結(jié)時(shí)間與氣溫等因素有關(guān)，通常初凝時(shí)間為7H，終凝時(shí)間為12H后確定初始值。表面測縫計(jì)如果采用固定支架形式，可以在固定支架穩(wěn)固后，測值作為基準(zhǔn)值。
5 操作與使用方法
5.1測量
測量振弦式傳感器先將測量線連接VW-102型振弦讀數(shù)儀，將各色夾子對應(yīng)連接上傳感器的輸出電纜， 黑、紅測頻率，白、綠測溫度。振弦式傳感器內(nèi)附有智能識別芯片，其內(nèi)存貯有該傳感器的編號、系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測量時(shí)會自動(dòng)將識別信息讀出，順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計(jì)算機(jī)，方便快速統(tǒng)計(jì)計(jì)算及查詢，使測量實(shí)現(xiàn)人工智能無紙化操作。
工程現(xiàn)場多支傳感器電纜被意外挖斷，用讀數(shù)儀測量一遍，自動(dòng)識別出每支傳感器所對應(yīng)的編號及身份信息。
5.2 傳感器故障排查
當(dāng)振弦式傳感器測量出現(xiàn)故障時(shí)，可用萬用表檢查傳感器芯線間的電阻值，其正常狀況紅、黑芯線電阻值通常為300～900Ω左右；綠、白芯線電阻值在溫度25℃時(shí)應(yīng)為3kΩ左右；紅、黑線對綠、白線或?qū)ζ帘尉€(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥50MΩ(測量絕緣電阻時(shí)可使用100V 直流兆歐表，萬用表測量絕緣電阻應(yīng)用MΩ檔，其值應(yīng)為無窮大∞)。
5.3 電纜故障排查
振弦式傳感器電纜接長通常用型號為YSPT－4水工專用觀測電纜，其電纜電阻值約為45Ω/km左右。
5.3.1 用萬用表測量(黑、紅芯線)的電阻值：正常情況為300～900Ω左右，再加上電纜電阻值。
a) 如果電阻測值正常，可能儀器損壞或進(jìn)水；
b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜可能斷路；
c) 如果電阻測值非常小，電纜可能是短路；
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出頻率值。
5.3.2 用萬用表測量(白、綠芯線)的電阻值：正常情況在溫度25℃時(shí)應(yīng)為3kΩ左右，再加上電纜的電阻。
a) 如果電阻測值正常，請檢查讀數(shù)儀及其測量連接線；
b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜可能是斷路；
c) 如果電阻測值非常小，電纜可能短路。
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出溫度值。
5.3.3 用100V 直流兆歐表或萬用表測量傳感器芯線(紅、黑線對地線，白、綠線對地線，紅、黑線對白、綠線)的電阻，其測值如果很小(﹤5MΩ)，可能電纜接頭進(jìn)水短路。
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量正常，MCU-32自動(dòng)測量單元測量頻率值可能會引起測值不穩(wěn)，測量溫度值將比正常值偏低10～20℃左右。
5.4 讀數(shù)儀測值不穩(wěn)
a) 將屏蔽線并接到讀數(shù)儀測量線的黑線夾子上；
b) 可能電纜接頭處進(jìn)水，將其剪掉，重新連接；
c) 確定傳感器的頻率范圍，正確選擇讀數(shù)儀的激勵(lì)類型；
d）確定傳感器的電阻基值，正確選擇讀數(shù)儀的電阻基值；
e) 檢查附近是否有干擾源，如電機(jī)、發(fā)電機(jī)、天線或交流動(dòng)力電纜，遠(yuǎn)離上述干擾源。
5.5 其它
振弦式傳感器安裝就位前、后應(yīng)及時(shí)測量頻率和溫度值，根據(jù)傳感器編號和設(shè)計(jì)編號作好記錄并存檔，特別注意保護(hù)傳感器信號引出電纜。

安全監(jiān)測儀器術(shù)語定義
頻率模數(shù)：振弦式傳感器的測量單位之一，為輸出信號頻率平方的千分之一（f2/1000），以kHz2表示。
起始值：儀器在現(xiàn)場零荷載下的測值。
初始值：儀器安裝后，在既定荷載下，安裝影響消除后的測值。
基準(zhǔn)值：相對于荷載條件的計(jì)算起點(diǎn)的測值。
滿量程：儀器標(biāo)稱范圍兩極限之差的模，以FS表示。例如，對從－10V～＋10V的標(biāo)稱范圍，其量程為20V。
振弦式傳感器工作特性所決定的輸出頻率的平方和最小輸出頻率的平方的代數(shù)差。
以頻率模數(shù)（輸出頻率的平方除以1000）為輸出量的振弦式傳感器，其滿量程輸出可表征為其輸出頻率模數(shù)和最小輸出頻率模數(shù)的代數(shù)差。
分辨力：在測量范圍內(nèi)，振弦式傳感器所能感測的被測量的最小變化值，以滿量程輸出百分比表示。
滯后：振弦式傳感器在輸入量作滿量程變化時(shí)，對于同一輸入量，傳感器的正、反行程輸出量的偏差，以滿量程輸出百分比表示。
不重復(fù)度：振弦式傳感器在一段時(shí)間間隔內(nèi)，在相同的工作條件下，輸入量從同一方向作滿量程變化，多次趨近并到達(dá)同一校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)所測量的一組輸出量之間的分散程度，以滿量程輸出百分比表示。
非線性度：振弦式傳感器正 、反行程實(shí)際平均特性曲線相對于參比直線的偏差，用滿量程輸出的百分比來表示。
綜合誤差：振弦式傳感器進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線和回程平均校準(zhǔn)曲線二者與工作直線的偏差，用滿量程輸出的百分比來表示；該誤差是反映振弦式傳感器的綜合性能指標(biāo)。