Jewell 應(yīng)變計(jì) 精準(zhǔn)測(cè)量瀝青和混凝土的應(yīng)變   應(yīng)變計(jì)是一種電氣裝置，用于測(cè)量其所粘貼物體的應(yīng)變情況。究其根本，應(yīng)變計(jì)由一個(gè)可變電阻器組成，當(dāng)對(duì)材料施加外力使其產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，該可變電阻器的電阻值就會(huì)發(fā)生變化。基于這一簡(jiǎn)單卻有效的工作原理，應(yīng)變計(jì)在各種各樣的應(yīng)用中都很有用處，在各種應(yīng)用中，能夠通過測(cè)量電阻變化來對(duì)應(yīng)物體因受到外力作用而產(chǎn)生的壓縮或拉伸變形是一個(gè)關(guān)鍵要素。這種變形會(huì)使應(yīng)變計(jì)的電阻發(fā)生線性變化，這一現(xiàn)象將會(huì)詳細(xì)解釋，而理解電阻的這種變化對(duì)于測(cè)量所施加的外力以及作用于相關(guān)物體上的力來說是關(guān)鍵所在。 盡管應(yīng)變計(jì)已經(jīng)以許多創(chuàng)新的方式得到應(yīng)用，但它們主要作為路面管理系統(tǒng)（PMS）的一部分被廣泛使用。該應(yīng)變計(jì)通常由地方市政部門安裝，用于協(xié)助監(jiān)測(cè)混凝土或?yàn)r青結(jié)構(gòu)（如道路及其他形式的鋪面）的狀況。本文將闡釋應(yīng)變計(jì)的工作原理，以及Jewell Instrument公司的應(yīng)變計(jì)具備的極高耐用性和測(cè)量質(zhì)量。    
 
    什么是應(yīng)變？        
 應(yīng)變被定義為材料在某一特定維度上長(zhǎng)度的變化量除以其原始長(zhǎng)度。應(yīng)變用希臘字母“ε”來表示。 應(yīng)變是由“應(yīng)力”引起的，應(yīng)力是作用在材料上的單位面積所受的力。下面的示意圖展示了一個(gè)重物（或力）在牽引和拉伸的情況。長(zhǎng)度（L）現(xiàn)在被拉長(zhǎng)了，長(zhǎng)度的變化量用ΔL來表示。應(yīng)變（ε）可以通過將ΔL除以原始長(zhǎng)度來計(jì)算。  
    
  可以對(duì)橫向和縱向（X軸和Y軸）應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量及計(jì)算。這些量可用于計(jì)算泊松應(yīng)變，泊松應(yīng)變用于確定一種材料在失效前能夠承受多大程度的拉伸或壓縮。泊松應(yīng)變定義為橫向應(yīng)變與軸向（縱向）應(yīng)變的負(fù)比值，如下所示：  
    
  
    
 
    應(yīng)變是如何測(cè)量的？        
 應(yīng)變計(jì)通過測(cè)量與物理應(yīng)變成比例的電阻變化來工作。電阻變化通常借助惠斯通電橋電路進(jìn)行測(cè)量，惠斯通電橋電路是一種呈菱形排列的四元件電路，如下圖所示�？梢詫⒃撾娐房醋魇且粚�(duì)并聯(lián)配置的分壓器。  
    
         
  
     注意        如果電路中的每個(gè)電阻阻值都相等，那么通過電壓表從D點(diǎn)到B點(diǎn)讀取的電壓將為0伏，因?yàn)殡姌蛱幱谄胶鉅顟B(tài)。如果調(diào)節(jié)RX，使其阻值不等于R1、R2或R3，那么電橋?qū)��?huì)失衡，并且在D點(diǎn)和B點(diǎn)之間將會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差。 在這種情況下，應(yīng)變計(jì)元件可用來替代這些電阻中的任意一個(gè)——或者有可能替代所有電阻。這被稱為“全橋”應(yīng)變計(jì)。以下是此類電路的一個(gè)示例，正如我們的CSG - 3000數(shù)據(jù)表中所示。其總等效標(biāo)稱電阻為350Ω。  
    CSG-3000電路圖和引腳輸出  
     注意        應(yīng)變計(jì)的輸出單位是mV/V，這意味著與供電電壓或激勵(lì)電壓相比，電橋端的電壓是以mV為單位的。例如，在1V激勵(lì)電壓下，產(chǎn)生 1000ε，導(dǎo)致電阻變化為 +0.24Ω，其輸出電壓（Vout）將為0.0004995伏，即0.4995毫伏每伏（mV/V）。    
 
    Jewell Instrument 應(yīng)變計(jì)        
 Jewell Instrument公司可提供兩種類型的應(yīng)變計(jì)：ASG-3000和CSG-3000，它們都是臥式全橋單元。其中，ASG-3000是為瀝青應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，而CSG-3000則是為混凝土應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。  
    ASG-3000 瀝青應(yīng)變計(jì)  
  
    CSG-3000 混凝土應(yīng)變計(jì)  
  ASG和CSG這兩種型號(hào)的應(yīng)變計(jì)都被配置為可測(cè)量沿桿長(zhǎng)度方向的軸向應(yīng)變，并忽略該裝置所承受的任何彎曲應(yīng)變。它們的標(biāo)稱電阻均為350Ω，在1000ε時(shí)具有約1.3mV/V的輸出靈敏度，標(biāo)稱供電電壓為2至5 VDC。應(yīng)變計(jì)的剛度與瀝青及混凝土的剛度處于同一數(shù)量級(jí)范圍，因此能夠測(cè)量周圍材料內(nèi)部的真實(shí)應(yīng)變。ASG被設(shè)計(jì)為既能耐高溫又能防潮，即便在溫度波動(dòng)的環(huán)境下（包括一般的周圍環(huán)境以及安裝時(shí)瀝青的極高溫度環(huán)境）也能出色地發(fā)揮作用。 具體而言，ASG的工作溫度范圍是-34℃至+200℃，而CSG的工作溫度范圍是-34℃至+100℃。ASG - 3000具備耐熱和防潮性能，是因?yàn)槠洳捎昧擞矠r青乳化工藝，并且其螺桿撓曲部分采用了聚醚酰亞胺（Ultem）黑色材料制成。乳化過程是一道額外的工序，有助于密封安裝部位并保護(hù)浸入瀝青中的塑料部件。應(yīng)變計(jì)的安裝部位本身由兩層丙烯酸涂層、一層室溫硫化硅橡膠（RTV）涂層、一層蠟涂層以及一層熱縮包裹層加以保護(hù)。這種乳化工序是*后一道工序，會(huì)覆蓋整個(gè)應(yīng)變計(jì)。CSG則采用M涂層A和M涂層C以及電工膠帶相結(jié)合的方式作為保護(hù)涂層。