第4章建筑物內(nèi)部監(jiān)測傳感器第4章建筑物內(nèi)部監(jiān)測敏感元件、探頭、探測器、換能器光學(xué)量、熱學(xué)量、電學(xué)量、力學(xué)量、機(jī)械量傳感器按原理分類：電阻式、電容式、電感式、壓電式、霍爾式、光電式、熱敏式、氣敏式等。傳感器按用途分類：位移、壓力、速度、加速度、溫度等。第4章建筑物內(nèi)部監(jiān)測內(nèi)部位移監(jiān)測應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測地下水位及滲流監(jiān)測撓度監(jiān)測裂縫監(jiān)測光纖監(jiān)測技術(shù)4.1內(nèi)部位移監(jiān)測分層水平位移觀測4.1內(nèi)部位移監(jiān)測-分層水平位移觀測分層位移：測斜儀、正倒垂線。4.1內(nèi)部位移監(jiān)測-測斜儀及其應(yīng)用作用：觀測分層水平位移。結(jié)構(gòu)：測頭、導(dǎo)向滾輪、連接電纜及測讀設(shè)備。1—傳感器2—電纜3—導(dǎo)管接頭4—鉆孔5—導(dǎo)管6—灌漿7—導(dǎo)輪8—管初始位置線9—傳感器測斜管的連接圖測斜管及連接方法測斜儀的工作原理圖豎向測斜儀現(xiàn)場觀測測斜儀的使用測斜儀野外測量情況4.1內(nèi)部位移監(jiān)測-測斜儀及其應(yīng)用（1）使用前嚴(yán)格標(biāo)定；（3）鉆孔孔徑等于或大于89mm,管底埋置在傾斜部位深度以下；（2）測斜管-鋼材、鋁合金和塑料等制作，每節(jié)長度2-4m，管內(nèi)壁設(shè)有兩對互相垂直的縱向?qū)Р郏?.1內(nèi)部位移監(jiān)測-測斜儀及其應(yīng)用（4）測斜管豎向埋設(shè)，管內(nèi)導(dǎo)槽位置與量測位移方向一致；（5）管頂部高出基準(zhǔn)面150～200mm，頂?shù)撞可w子封牢，埋入前灌滿清水；（7）測時,先滑到管底，向上拉線，每隔一定距離讀數(shù)。（6）管提前5天安裝完,

3～5天內(nèi)重測3次以上，確定管穩(wěn)定后正式測;4.1內(nèi)部位移監(jiān)測-測斜儀及其應(yīng)用4.2應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測

應(yīng)力：截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力與截面垂直的稱正應(yīng)力或法向應(yīng)力與截面相切稱剪應(yīng)力或切應(yīng)力應(yīng)力反映物體一點(diǎn)處受力程度的力學(xué)量。應(yīng)力隨外力增加而增長，應(yīng)力超過限度，材料破壞。4.2應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測-應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測的作用通過應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測，了解建筑物應(yīng)力實(shí)際分布，尋求最大應(yīng)力位置、大小和方向，掌握建筑物實(shí)際強(qiáng)度安全程度。利用應(yīng)力應(yīng)變觀測成果，可以改進(jìn)設(shè)計，驗(yàn)證新設(shè)計方法和建筑物設(shè)計形態(tài)。4.2應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測-儀器埋設(shè)觀測截面測點(diǎn)處埋設(shè)應(yīng)變計組和無應(yīng)力計。應(yīng)變計組各向應(yīng)變計測值—測點(diǎn)各向應(yīng)變。無應(yīng)力計測量除外力以外的由于混凝土物理、化學(xué)因素及溫度、濕度變化引起的變形。4.3地下水位及滲流監(jiān)測-地下水位觀測地下水位觀測是水利、采礦、能源、交通、高層建筑等工程安全監(jiān)測的主要項(xiàng)目之一。地下水位觀測采取在透水層埋設(shè)測壓管，通過人工或利用水位傳感器進(jìn)行觀測，也可通過專門的觀測井進(jìn)行觀測。4.3地下水位及滲流監(jiān)測-水位觀測井觀測水位觀測井觀測系統(tǒng)：鉆孔水位管和測頭、鋼尺電纜、接收系統(tǒng)及繞線盤等。測頭內(nèi)裝水阻接觸點(diǎn)。觸點(diǎn)觸到水面，接通接收系統(tǒng)，蜂鳴器響。讀鋼尺讀數(shù)。井位布設(shè)全面反映工程地下水位分布面。4.3地下水位及滲流監(jiān)測-滲流量觀測滲流量觀測：滲漏水流量、水質(zhì)。水質(zhì)觀測：滲漏水溫度、透明度、化學(xué)成分。滲流量觀測系統(tǒng)布置：根據(jù)工程地質(zhì)條件、滲漏水出流和匯集條件、所采用測量方法等確定。大型工程應(yīng)分區(qū)、分段進(jìn)行測量，所有集水和量水設(shè)施均應(yīng)避免客水干擾。水質(zhì)觀測在相對固定的滲流出口或堰口進(jìn)行。4.4撓度監(jiān)測-基本概念撓度觀測：測定建筑物受力后撓曲程度建筑物彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度。平置構(gòu)件撓度示意圖4.4撓度監(jiān)測-觀測方法直立高大型建筑物撓度觀測方法：測定建筑物在鉛垂面內(nèi)各不同高程點(diǎn)相對于底部的水平位移值。高層建筑物通常采用前方交會法測定。內(nèi)部有豎直通道的建筑物，撓度觀測多采用垂線觀測。4.4撓度監(jiān)測-觀測方法4.5裂縫監(jiān)測-基本概念建筑物裂縫觀測:位置、長度、寬度、深度和錯距等。對建筑物內(nèi)部及表面可能產(chǎn)生裂縫部位，應(yīng)預(yù)埋儀器設(shè)備，進(jìn)行定期觀測或臨時采用適宜方法進(jìn)行探測。測微器法主要包括：單向測縫標(biāo)點(diǎn)和三向測縫標(biāo)點(diǎn)；主要用于測量表面裂縫的寬度、長度和深度。4.5裂縫監(jiān)測-單向測縫標(biāo)點(diǎn)標(biāo)點(diǎn)采用直徑為20mm，長約80mm的金屬棒，埋入混凝土內(nèi)60mm，外露部分為標(biāo)點(diǎn)，標(biāo)點(diǎn)上各有一個保護(hù)蓋。兩標(biāo)點(diǎn)間距不少于150mm，用游標(biāo)卡尺定期測定，測量精度0.1mm。1—標(biāo)點(diǎn)2—鉆孔線3—裂縫4.5裂縫監(jiān)測-超聲波檢測超聲波用于非破損檢測，以超聲波為媒介，獲得物體內(nèi)部信息。裂縫的深度。超聲波測裂縫深度E—發(fā)射探頭；R—接收探頭；B—裂縫；A—裂縫終點(diǎn)；H—裂縫深度4.6光纖監(jiān)測技術(shù)光纖傳感技術(shù)開始70年代中期，伴隨光纖及光通信技術(shù)發(fā)展形成。光纖傳感器優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、耐腐蝕、電絕緣、防爆性好、抗電磁干擾、光路可擾曲、易于與計算機(jī)連接、便于遙測等，結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、質(zhì)量輕、頻帶寬，可進(jìn)行溫度、應(yīng)變、壓力等多種參數(shù)的分布式測量。近年來廣泛應(yīng)用，成為建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)測首選4.6光纖監(jiān)測技術(shù)-光纖的結(jié)構(gòu)光纖傳感器的結(jié)構(gòu)框圖光源傳感頭光電轉(zhuǎn)換信號處理被測量光纖電信號輸出信號4.6光纖監(jiān)測技術(shù)-光纖光柵傳感器（FBG）

光纖光柵傳感器，對多個物理量敏感，可以測量多個物理量，包括應(yīng)變、應(yīng)力、溫度、位移、振動、壓力等。在水庫、大壩等的溫度及應(yīng)變監(jiān)測中，傳感器的精度可