无应力计与应变计：原理差异及仪器技术解析

在工程安全监测领域，应变测量是评估结构物受力状态的核心手段。南京峟思工程仪器有限公司研发的应变计与无应力计，虽同属应变测量设备，却因设计理念和应用场景的差异，成为解决不同工程问题的"孪生工具"。南京峟思将为大家深度解析二者的本质区别。

一、核心功能定位

指标 VWS-10F表面应变计 VWS-W无应力计

测量对象 结构物表面总应变(应力+非应力应变) 混凝土自身体积变形(非应力应变)

适用场景 桥梁、隧道衬砌、钢结构表面 大坝、核电站等大体积混凝土内部

干扰抑制 弹性模量匹配技术(Eg=300-800MPa) 双层镀锌钢筒隔离(夹层8-10mm)

典型安装位置 迎水面、应力集中区 结构物中心非受力区

二、结构设计与技术参数

1. 机械结构差异

VWS-10F

采用一体化不锈钢外壳(端部直径24mm)，标配可调夹具系统，支持螺栓/胶粘两种安装方式，标距固定为100mm。

VWS-W

由振弦式应变计(标距100/150mm)与无应力桶组成，桶体为截头锥形(高度32cm，大口22cm)，内部预埋同标号细骨料混凝土，确保应力隔离。

2. 关键性能参数对比

参数 VWS-10F VWS-10W VWS-15W

标距L 100mm 100mm 150mm

耐水压 ≥0.5MPa ≥1MPa ≥1MPa

温度修正系数b 13με/℃ 13με/℃ 13με/℃

隔离效能 - 应力衰减≥95% 应力衰减≥95%

安装耗时 15min(表面快速安装) 48h(预浇筑+埋设) 48h(预浇筑+埋设)

三、测量原理与数据处理

1. 计算公式差异

表面应变计

εm=k×ΔF+(b−α)×ΔTεm=k×ΔF+(b−α)×ΔT

(需扣除结构物线膨胀系数α≈8-12με/℃)

无应力计

εm=k×ΔF+b×ΔTεm=k×ΔF+b×ΔT

(无外部应力干扰，仅反映材料自身变形)

2. 温度补偿机制

VWS-10F：内置热敏电阻(测温精度±0.5℃)，自动补偿传感器温漂

VWS-W：需外接独立温度传感器组，同步监测桶内外温差

四、安装工艺要点对比

1. 表面应变计安装流程

夹具固定：间距100mm，膨胀螺栓或环氧胶粘接

应变计调整：通过螺纹孔拉压调整初始值(量程±1500με)

电缆防护：安装保护罩，避免机械损伤

2. 无应力计埋设规范

预浇筑：提前48小时用细骨料混凝土填充桶体，人工振捣密实

居中定位：利用桶内铁丝悬吊应变计，偏差≤2mm

埋设方向：桶口向下防止骨料冲击，距结构边界≥50cm

五、典型故障诊断对比

故障现象 VWS-10F可能原因 VWS-W可能原因

频率信号丢失 电缆接头氧化(电阻>300Ω) 混凝土渗水导致短路(绝缘<5MΩ)

温度数据漂移 传感器受日照不均 桶内外温差超20℃

数据周期性波动 结构物热胀冷缩(ΔT>10℃/d) 地下水位变化影响桶体微变形

振弦式应变计实现了表面应力与材料变形的精准分离，配合峟思云平台的专业分析模块，为工程人员提供从数据采集到安全评估的完整解决方案。正确选择和应用这两类仪器，将成为把控工程质量、预防结构病害的关键技术支撑。