本使用说明仅适用于本公司（四川葛南仪器有限公司）生产的VWJ型振弦式表面测缝计，其中包括有VWJ-12、VWJ-20、VWJ-25、VWJ-50、VWJ-100等型号。

1 用途

    VWJ 型振弦式测缝计适用于长期布设在混凝土结构物或其它材料结构物内及表面，测量结构物伸缩缝或周边缝的开合度(变形)，并可同步测量埋设点的温度。
    振弦式测缝计的传感器采用的是振弦式位移计，由其加装配套附件而组成。振弦式位移计有温度自动补偿功能，经试验温度修正系数甚小，使用中不需要温度修正。振弦式测缝计具有智能识别功能。     

2 规格及主要技术参数

3 结构及工作原理

    3.1结构

    VWJ型振弦式测缝计由前后端座、保护筒、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。

    3.2工作原理

  当被测结构物发生变形时将会带动测缝计变化，通过前、后端座传递给振弦使其产生应力变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的变形量。同时可同步测量埋设点的温度值。
  3.3 计算方法
   a)当外界温度恒定测缝计仅受到轴向变形时，其变形量Ｊ与输出的频率模数△F具有如下线性关系：

                      J = K△F

        △F = F - F0

    式中：k — 测缝计测量变形量的最小读数，单位为mm/F；

               △F — 测缝计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；

                  F — 测缝计的实时测量值，单位为F；

                 F0 — 测缝计的基准值，单位为F。
   b)当测缝计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T时，测缝计有一个输出量△F´，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。

    实验可知△F´与△T具有如下线性关系：

                     J´= k△F´+ b△T = 0

                 k△F´= -b△T

        △T = T - T0

    式中：b — 测缝计的温度修正系数，单位为mm/℃；

               △T — 温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；

                  T — 温度的实时测量值，单位为℃；

                 T0 — 温度的基准值，单位为℃。

        c)布设在混凝土结构物或其它材料结构物内及表面上的测缝计，受到的是变形和温度的双重作用，因此测缝计一般计算公式为：

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

    式中：Jm—被测结构物的变形量，单位为mm。

   注：VWJ型振弦式测缝计的敏感测量元件，与机架的材料线膨胀系数为同一量级，所以实测时温度修正系数甚小，经试验测得其温度修正系数小于最小读数，一般计算时可用公式a。
  4 埋设与安装
  测缝计使用场合很广，仪器经加装一些附件可以组成裂缝计、基岩位移计、锚杆计等测量变形的仪器，这些仪器的工作情况及安装条件各不相同，所以埋设安装方法也会有所不同。
  4.1 安装预备
  安装前首先检查仪器是否完好。方法是：将测缝计接上读数仪，用手握住测缝计两端，向两头拉或推拉测杆，看读数仪读数是否变化和正常。当确认测缝计完好后，准备固定套筒和位移传感器。安装前根据设计要求确定埋设高程和方位。
  4.2 电缆布设
  测缝计安装时，应将电缆导线埋在同一坝段内引出，不要分别埋设在多个坝段内(电缆跨缝，缝开合时会拉断电缆)。虽然也可采用其他的埋设方案，电缆的跨缝的保护措施比较复杂，所以埋在同一坝段内引出比较安全方便。
  4.3 测缝计的典型埋设
  在测缝计将要安装的位置上，先将套筒端盖固定在左(或右)坝段的浇筑模板内表面，再把带前端座的固定套筒拧在端盖上，管口与摸板平齐，完成了仪器套筒的安装(1-1)。
  待混凝土固结后，小心拆去装有测缝计套筒处的模板，旋开套筒端盖，将测缝计的传感器装入套筒内拧紧(为便于安装应在测缝计的表面涂黄油)，调整测缝计的测量范围并记录安装就位的初始读数。测缝计设定的测量范围应能满足测缝计可能发生拉压的最大开合度为准，将电缆按设计走向引出。(1-2)
  安装完成后应及时用读数仪读取测缝计的初始读数，并根据设计编号作好仪器的编号、电缆长度、初始读数的记录和存档。

 4.4 岩体与混凝土交接面上测缝计的埋设
  安装前先在测缝计安装位置的岩体上打孔，孔径应大于 9cm，深度为 50cm，如岩体有节理存在，视节理发育程度确定孔深。
 在孔内填入一大半膨胀水泥砂浆，将带有加长杆的套筒挤入孔中，使保护筒口与孔口平齐。然后将螺纹口涂上机油，筒内填满棉纱，旋上端盖。
  当混凝土浇至高出测缝计埋设位置 20cm 时，挖去捣实的混凝土，打开套筒端盖，取出填塞物，旋上测缝计，回填混凝土。以上步骤也可一步完成，将带有加长杆的套筒同时已旋上位移计一并挤入孔中。
  调整测缝计的测量范围，及时测量初始值，并作好记录。
  按设计走向固定埋设电缆，保护好露天电缆，防止电缆接头进水。

  4.5 混凝土中 测缝计的埋设
  此方法适用于在建坝，除加长弯钩杆和测缝计凸缘盘外应全部用多层塑料布包裹。在埋设位置上将捣实的混凝土挖深约 20cm 的坑，将裂缝计放入，回填混凝土。其它要求同前。

 4.6 测缝计的挖坑埋设
   此方法适用于已建坝，是将原安装在表面的测缝计埋入坑内便于保护。
   在埋设部位的混凝土坝体工作面上挖深约 20cm，长约 60cm，宽约 20cm 的坑，将裂缝计安装在坑内，引出电缆，坑口用铁板盖住。其它要求同前。

 4.7 尾水管测缝计的埋设
  此安装方法适用与尾水管与混凝土交接面的开合缝观测。
  安装埋设前先检查测缝计，保证其工作正常，附件配套完备。在需要观测的断面，根据设计要求确定测缝计的布置数量和方位以及电缆的走向。具体安装埋设步骤如下：
  将测缝计的前端座旋下，其大头端面与尾水钢管外圆面充分接触后焊接，焊接不需满焊但必须保证焊牢。
  当同一观测断面所有观测点的测缝计前端座都焊接完成后，待充分冷却后将测缝计和护筒先后旋在前端座上。
  根据测量需要，调整测缝计的测量范围。

    方法一：先将测缝计推进护筒内直到推不动为止，在护筒端面处测缝计的外圆上画记号，然后拉动测缝计，使记号与护筒端面的距离达到设定的距离(拉压范围)。
    方法二：将读数仪连接测缝计，读取测缝计零位读数(将测缝计推进护筒内直到推不动为止),根据计算公式确定初始位置的读数，然后拉动测缝计观察其读数达到设定值。
  测缝计的初始值确定后，即可浇筑混凝土。浇筑时应避免冲击测缝计，当浇筑高程达到测缝计处时，用人工方式将测缝计周围的混凝土捣实。做好电缆的接长和保护，按规定走向敷设电缆，电缆敷设要松弛。
  编制埋设档案，记录测缝计型号、设计编号、仪器编号、初始读数、浇筑后读数等等。
 4.8 测缝计的基准值
  测缝计的基准值取仪器埋设后混凝土或水泥砂浆终凝时的测值。测缝计所反映的温度测值是绝对值，接缝开度测值则是相对值，表示与初始状态的相对张、合变化。建议初始值应选择混凝土无流动性并具有一定强度、能锚固测缝计端点时的张合度测值。此时混凝土刚终凝，可认为是无应力接触状态，代表了接缝的真实开合度变化。
  混凝土的凝结时间与气温等因素有关，通常初凝时间为7H，终凝时间为12H后确定初始值。
5 操作与使用方法
  5.1测量
  测量振弦式传感器先将测量线连接VW-102型振弦读数仪，将各色夹子对应连接上传感器的输出电缆， 黑、红测频率，白、绿测温度。振弦式传感器内附有智能识别芯片，其内存贮有该传感器的编号、系数K、温度修正系数b等信息。用读数仪测量时会自动将识别信息读出，顺序存入读数仪内，通讯给计算机，方便快速统计计算及查询，使测量实现人工智能无纸化操作。
工程现场多支传感器电缆被意外挖断，用读数仪测量一遍，自动识别出每支传感器所对应的编号及身份信息。
  5.2 传感器故障排查
  当振弦式传感器测量出现故障时，可用万用表检查传感器芯线间的电阻值，其正常状况红、黑芯线电阻值通常为300～900Ω左右；绿、白芯线电阻值在温度25℃时应为3kΩ左右；红、黑线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电阻值应﹥50MΩ(测量绝缘电阻时可使用100V 直流兆欧表，万用表测量绝缘电阻应用MΩ档，其值应为无穷大∞)。
  5.3 电缆故障排查
  振弦式传感器电缆接长通常用型号为YSPT－4水工专用观测电缆，其电缆电阻值约为45Ω/km左右。
  5.3.1 用万用表测量(黑、红芯线)的电阻值：正常情况为300～900Ω左右，再加上电缆电阻值。
      a) 如果电阻测值正常，可能仪器损坏或进水；
      b) 如果电阻测值非常大或无穷大，电缆可能断路；
      c) 如果电阻测值非常小，电缆可能是短路；
        其表现为读数仪测量不出频率值。
  5.3.2 用万用表测量(白、绿芯线)的电阻值：正常情况在温度25℃时应为3kΩ左右，再加上电缆的电阻。
      a) 如果电阻测值正常，请检查读数仪及其测量连接线；
      b) 如果电阻测值非常大或无穷大，电缆可能是断路；
      c) 如果电阻测值非常小，电缆可能短路。
        其表现为读数仪测量不出温度值。
  5.3.3 用100V 直流兆欧表或万用表测量传感器芯线(红、黑线对地线，白、绿线对地线，红、黑线对白、绿线)的电阻，其测值如果很小(﹤5MΩ)，可能电缆接头进水短路。
        其表现为读数仪测量正常，MCU-32自动测量单元测量频率值可能会引起测值不稳，测量温度值将比正常值偏低10～20℃左右。
  5.4 读数仪测值不稳
     a) 将屏蔽线并接到读数仪测量线的黑线夹子上；
     b) 可能电缆接头处进水，将其剪掉，重新连接；
     c) 确定传感器的频率范围，正确选择读数仪的激励类型；
     d）确定传感器的电阻基值，正确选择读数仪的电阻基值；
     e) 检查附近是否有干扰源，如电机、发电机、天线或交流动力电缆，远离上述干扰源。
  5.5 其它
       振弦式传感器安装就位前、后应及时测量频率和温度值，根据传感器编号和设计编号作好记录并存档，特别注意保护传感器信号引出电缆。

安全监测仪器术语定义
 频率模数：振弦式传感器的测量单位之一，为输出信号频率平方的千分之一（f2/1000），以kHz2表示。
  起始值：仪器在现场零荷载下的测值。
 初始值：仪器安装后，在既定荷载下，安装影响消除后的测值。
 基准值：相对于荷载条件的计算起点的测值。
 满量程：仪器标称范围两极限之差的模，以FS表示。例如，对从－10V～＋10V的标称范围，其量程为20V。
       振弦式传感器工作特性所决定的最大输出频率的平方和最小输出频率的平方的代数差。
       以频率模数（输出频率的平方除以1000）为输出量的振弦式传感器，其满量程输出可表征为其最大输出频率模数和最小输出频率模数的代数差。
 分辨力：在测量范围内，振弦式传感器所能感测的被测量的最小变化值，以满量程输出百分比表示。
 滞后：振弦式传感器在输入量作满量程变化时，对于同一输入量，传感器的正、反行程输出量的最大偏差，以满量程输出百分比表示。
 不重复度：振弦式传感器在一段时间间隔内，在相同的工作条件下，输入量从同一方向作满量程变化，多次趋近并到达同一校准点时所测量的一组输出量之间的分散程度，以满量程输出百分比表示。
 非线性度：振弦式传感器正 、反行程实际平均特性曲线相对于参比直线的最大偏差，用满量程输出的百分比来表示。
 综合误差：振弦式传感器进程平均校准曲线和回程平均校准曲线二者与工作直线的最大偏差，用满量程输出的百分比来表示；该误差是反映振弦式传感器的综合性能指标。