专利名称：多平衡参考点应变测试方法
技术领域：
本发明涉及应变测量，特别是多平衡参考点应变测试方法。
背景技术：
应变测量技术是用应变传感器测量构件的应变，再根据应力-应变关系确定构件应力状态的一种实验应力分析方法。应变测量一般都需测量在某一温度、湿度条件下构件的应变值。现有应变测量技术的局限是测量构件在某环境温度和湿度条件下的应变时，对湿度的影响一般忽略不计，只能通过理论计算消除温度的影响，由于构件还受到原材料、施工条件、施工工艺、施工技术及结构、荷载等诸多因素影响，这种通过理论计算消除温度影响的应变测量技术已不能满足现今需求。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术存在的不足，提供多平衡参考点应变测试方法，能够通过以往的经验数据、根据测试时环境的湿度、温度，对构件测量数据进行修正，尽量消除环境温度、湿度这两个因素对构件应变测量结果的影响，提高应变测量的精确度。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是1、一种多平衡参考点应变测试方法，其特征是1)某一应变传感器采用以下方法之一A)在同一组测试期间i内环境湿度不变的条件下，测量多次应变，做出温度影响函数yiw(s)；再采用以下方法之一做出湿度影响函数yis(w)a)在同一组测试期间i内温度不变的条件下测量应变多次，做出湿度影响函数
yis(w) >b)在同一组测试期间i内不同湿度、温度条件下测量多次应变，根据温度影响函数yiw(s)消除温度影响后再做出湿度影响函数yisW ；B)在同一组测试期间i内环境温度不变的条件下，测量多次应变，做出湿度影响函数yisW，再采用以下方法之一做出温度影响函数yiw(s)c)在同一组测试期间i内湿度不变的条件下测量应变多次，做出温度影响函数
y iw(s)；d)在同一组测试期间i内不同湿度、温度条件下测量多次应变，根据湿度影响函数yisW消除湿度影响后做出再温度影响函数yiw(s)；且同一组测试期间i内第η次测量的应变值Xi_n可换算成在某一特定温度、湿度条件下应变值yi(w,s)；2)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)中的任意一个应变传感器，在同一组测试期间i内不同工况igm及不同温度、湿度条件下测量得到的应变值Xigm， 换算成在某一特定温度、湿度
条件下的应变值yigm(ws)和温度影响函数yigm(ws)、湿度影响函数，换算成在某一特定温度和湿度条件下yigm(w ,s)与 Yi (w, S) 的应变差值△y(i
gm-i) (w, s) 和应变差值的温度影响
函数△y(igm -i)w(s)、 湿度影响函数△y(igm
-i)s(w)；3)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)中的任意一个应变传感器，用与步骤1相同的方法在另一组测试期间j内，经多次测量得到温度影响函数yjw(s) 和湿度影响函数yjsM，换算成在某一特定温度、湿度条件下应变值，j、i两组测试期间之间不同湿度、温度条件下测量的应变值Xi-n、Xl-n换算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值yiw(s)、yi(w，s)和j、i两组测试期间之间的应变差值△y(j-i)w(s))，得出j、i两组之间应变差值的温度影响函数△y(j-i)w(s) 或湿度影响函数△y(j-i)s(w)；2、所述组是指如果在某一测试期间内被测量η次的测试数据(以下简称为 “次”)，在扣除温度、湿度影响后的应变值相等，则该测试期间称为同一个组；在一个组内进行的η次测量，即为η个平衡参考点；3、所述温度影响函数和湿度影响函数采用回归分析或趋势外推法方法得出。一种多平衡参考点应变测试方法，至少包括以下步骤1)某一应变传感器在同一组测试期间i内环境湿度不变的条件下测量应变多次， 并做出温度影响函数yiw(s)；再在同一组测试期间i内温度不变的条件下测量应变多次，并做出湿度影响函数yisW，或在同一组测试期间i内不同湿度、温度条件下测量多次，根据温度影响函数yiw(s)消除温度影响后做出湿度影响函数yis(w)；根据上述方法，也可以在同一组测试期间内，通过测量先做出湿度影响函数yisW，再做出温度影响函数yiw(s)或根据湿度影响函数yisW消除湿度影响后做出温度影响函数yiw(s)；且同一组测试期间i内第η次测量的应变值可换算成在某一特定温度、湿度条件下应变值yi(w,s)；2)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)中的任意一个应变传感器，在同一组测试期间i内不同工况igm及不同温度、湿度条件下测量得到的应变值Xigm， 可换算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值yigm(w, s)和温度影响函数y_w(s)、湿度影响函数yigms(w)，也可换算成在某一特定温度和湿度条件下y_(w,s)与7+,3)的应变差值Ayiignri) (W,S)和应变差值的温度影响函数Ay(__i)w(s)、湿度影响函数Ay(igm_i)sW ；3)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)中的任意一个应变传感器，用与步骤1相同的方法在另一组测试期间j内，经多次测量得到温度影响函数yjw(s) 和湿度影响函数yjsM，可换算成在某一特定温度、湿度条件下应变值，j、i两组之间不同湿度、温度条件下测量的应变值Xi-n、\_n可换算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值 xi(w,s)>xJ(w,s)和j、i两组之间的应变差值Δ υ(η(ψ,3)，还可得出j、i两组之间应变差值的温度影响函数Ay(j
-i)w(s) 或湿度影响函数Ay(j-i) s(w)。本发明的工作原理详细描述如下本发明所述多平衡参考点应变测试方法为如果该应变传感器在某一测试期间i 内测量η次的检测数据Xi_i、Xi_2、Xi_3、…、Xi_n，在扣除温度、湿度影响后的应变值y"、yi_2、 yi-3、…、yi-n相等，则该测试期间称为一个组i ；在一个组i内进行的多次测量依次顺序记为 1至η次——即有η个平衡参考点，在第i组内进行的第η次测量记为Xi_n ；在第i组内不同工况igm下进行的多次测量依次顺序记为xigl、xig2、xig3、…、Xigm ；且Yi-1 =yi-2 = yi-3,,…、 =Yi-n = Yi °
所述多平衡参考点应变测试方法的具体步骤如下所述1)在某一测试期间i组内，该应变传感器在同组内环境湿度不变的条件下，测量多次时温差不小于3 8°C，并做出温度影响函数yiw(s)；该应变传感器在同一组测试期间 i内温度不变的条件下，测量多次时湿度变化不小于3 10%，并做出湿度影响函数yis(w)； 或该应变传感器在同一测试期间i组内不同湿度、温度条件下测量多次时湿度变化不小于 3 10%，再根据温度影响函数yiw(s)消除温度影响后做出湿度影响函数yis(w)；根据上述方法，也可以在同一测试期间i组内通过测量先做出湿度影响函数yisW，再做出温度影响函数yiw(s)或根据湿度影响函数yisW消除湿度影响后做出温度影响函数yiw(s)；且同一组测试期间i内第η次测量的应变值Xi_n可换算成在某一特定温度、湿度条件下应变值yi(w,s)；2)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)中的任意一个应变传感器，在同一组测试期间i内不同工况igm及不同温度、湿度条件下测量得到的应变值Xigm，可以换算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值yigm(w, s)和温度影响函数yis (s)、湿度影响函数yigms(w)，也可换算成在某一特定温度和湿度条件下y_(w,s)与7+,3)的应变差值Ayiignri) (W,S)和应变差值的温度影响函数Ay(__i)w(s)、湿度影响函数Ay(igm_i)sW ；3)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)中的任意一个应变传感器，用与步骤1相同的方法在另一组测试期间j内，经多次测量得到温度影响函数yjw(s) 和湿度影响函数yjsM，可换算成在某一特定温度、湿度条件下应变值，j、i两组之间不同湿度、温度条件下测量的应变值Xi-nXh可换算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值 yi(w,s)>yJ(w,s)和j、i两组之间的应变差值Ay(H)(M)还可得出j、i两组之间应变差值的温度影响函数Δ Y(H) (s)或湿度影响函数Ayij
-i) s(w) °所述温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)的得到方法可采用回归分析、趋势外推法方法。本发明所述多平衡参考点应变测试方法的创新点，旨在结合了以往的经验数据、 根据测试时环境的湿度、温度参数，对构件测量数据进行修正，尽量消除环境温度、湿度这两个因素对构件应变测量结果的影响，提高了应变测量的精确度。
具体实施例方式本实施例提供的多平衡参考点应变测试方法，具体说明如下如果该应变传感器在某一测试期间i内测量η次的检测数据Xi_i、Xi_2、Xi_3、…、 Xi-n,在扣除温度、湿度影响后的应变值yg、y"、yi-3>…、yi-n相等，则该测试期间称为一个组i。在一个组i内进行的多次测量依次顺序记为1至η次，即定义为有η个平衡参考点， 在第i组测试期间内进行的第η次测量记为Xi_n，在第i组测试期间内不同工况igm下进行的多次测量依次顺序记为 xigl、xig2、xig3、…、Xigm，且 Yh = li-2 = Yi-3> …、=Yi-n = Yi。。所述多平衡参考点应变测试方法的具体步骤如下所述1)在某一测试期间i内，该应变传感器在同组内环境湿度不变的条件下，测量多次时温差不小于3 8°C，并做出温度影响函数yiw(s)；该应变传感器在同组内温度不变的条件下，测量多次时湿度变化不小于3 10%，并做出湿度影响函数yis(w)；或该应变传感器在同一组测试期间i内不同湿度、温度条件下测量多次时湿度变化不小于3 10%，再根据温度影响函数yiw(s)消除温度影响后做出湿度影响函数yis(w)；根据上述方法，也可以在同一组测试期间i内通过测量先做出湿度影响函数yisW，再做出温度影响函数yiw(s)或根据湿度影 响函数yisW消除湿度影响后做出温度影响函数yiw(s)。2)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yisW中的任意ー个应变传感 器，在同一组测试期间i内不同エ况igm及不同温度、湿度条件下測量得到的应变值Xigm，可 以換算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值yigm(w, s)和温度影响函数yis (s)、湿度影响 函数yigmsW，也可換算成在某一特定温度和湿度条件下y_(w,s)与yi(w,s)的应变差值Ayugnri) (W,S)和应变差值的温度影响函数Ay(__i)w(s)、湿度影响函数Ay(一-細；3)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yisW中的任意ー个应变传 感器，用与步骤1相同的方法在另ー组测试期间j内，经多次測量得到温度影响函数y>(s) 和湿度影响函数yMw)，可換算成在某一特定温度、湿度条件下应变值yル,s)，j、i两组之间 不同湿度、温度条件下测量的应变值Xi_n、~_n可換算成在某一特定温度、湿度条件下的应变 1 旦 J i-n(w, s)yj_n(w，s) 和j、i两组之间的应变差值Ay(M)^s),还可得出j、i两组之间应变差值 的温度影响函数Ay。
-i)w(s) 或湿度影响函数Ay。
-i) s(w) °上述方法的计算举例如下(1).在湿度为80%、温度不同的条件下，某个应变传感器第1组第1至10次測量 数据Xp1至Xl_1Q如表1所示表 1
名 称数 值(湿度80%)
温度 t(°c) 10 11 12 14 17 18 20 21 22 23
测量值 Xh O) 2502 2506 2523 2540 2566 2580 2601 2609 2618 2632根据表1所示数据用回归分析方法得湿度为80%时的温度影响函数yま％)Ylwte0O7,) = 9. 9776t+2400. 1 (1)式中ylw(8Q%)为第1组湿度80%时的温度影响函数，单位为y t为温度。C第1组在温度18°C、湿度80%时的应变值y1(1B,B0%) = 9. 9776t+2400. 1 = 9. 9776 X 18+2400. 1= 2580式中yia8,8Q%)为第1组温度18°C、湿度80%时的应变值，单位为y t为温度。C(2).该应变传感器在第1组内不同湿度、温度条件下第11至16次測量数据Xl_n 至Xl_16如表2所示表 2
名称数值
温度 t(°c)10 16 12 15 13 18
湿度 s(%)75 78 82 84 86 90
应变测量值 Xh O)2491 2556 2525 2557 2543 2601
本计算例中假设在18°C的温度条件下做出湿度影响函数yls(18)，根据公式⑴和表2 中的不同温度计算出18°C时的应变修正值，再计算出18°C时不同湿度条件下的应变值，然后根据折算成18°C时的应变值采用回归分析方法得湿度影响函数，各项计算数据如表3所示表3
名称数值温度(°c)101612151318湿度(％)757882848690应变测量值249125562525255725432601折成i8°c时应变修正值Υι_η(18χ)(μ)80206030500折成18°C时的应变值yi-n(诚(μ)257125762585258725932601a.表3中温度为18°C时的应变修正值yi_n(18x) = 2580-(9. 9776t+2400. 1)yi_n(18x) = 179. 9-9. 9776t (2)式中yi_n(18x)为第1组温度18°C时的应变修正值，单位为μ t为温度。Cb.表3中折算成温度为18°C时的应变值yi_n(18) = X^n+y^ndg,) (3)式中yi_n(18)为第1组折算成温度为18°C时的应变值，单位为μ Xl_n为应变测量值Υι_η(18χ)为温度为18°C时的应变修正值c.根据回归分析方法得温度为18°C时的湿度影响函数yls(18) = 2. 0178s+2418. 9 (4)式中yls(18)为第1组温度18°C时的湿度影响函数，单位为μ S为湿度(％ )(3).该应变传感器在第1组内不同工况及不同温度、湿度条件下的应变值数据 XigI至Xig6如表4所示；表 4
名称工况ι工况2工况3工况4工况5工况6温度t(°C)101612151338湿度s(%)757882848690应变测量值29120563525455715432601 本计算例中假设所采用的数据符合趋势外推法运用的条件，根据湿度为80 %时的温度影响函数ylw(8CI%)(公式1)计算出18°C时的应变修正值，根据温度为18°C时的湿度影响函数yls(18)(公式4)计算出湿度为80%时的应变修正值，最后得到各个工况在温度为18°C、湿度为80%的条件下应变值，各项计算数据如表5所示表5
名称数值
温度(°C)10161215 13 38
湿度(％)75788284 86 84
应变测量值(…291 205635254557 1543 2601
折成 18°C 时应变修正值⑷ 80206030 50 -199
折成80%时的应变值yi卿(■)(…104-4-8 -12 -8
折成 18°C、80%时应变值 _ (…381 2080 3581 4579 1581 2394d.表3中温度为18时的应变修正值yig条)=2580-(9. 9776t+2400. 1)= 179. 9-9. 9776t (5)式中为第1组工况m温度18°C时的应变修正值，单位为y t为温度e.表3中湿度为80%时的应变修正值yi卿(80X) = 2580-(2. 0178s+2418. 9)= 161. 1-2. 0178s (6)式中yi_。x)为第1组工况m湿度80%时的应变修正值，单位为ii S为湿度％f.表5中折算成18°C、80%时应变值YlgmdS.SO) = Xigm+yigm(18;￡)+yigm(80;￡) (了)式中为第1组工况m折算成温度为18°C、湿度80%时的应变值，单位为xi,,为第1组工况m应变测量值为第1组工况m温度18时的应变修正值71^,(30,)为第1组工况m湿度80 %时的应变修正值g.表5中工况6折算成18°C、80%时应变值71,6(18,80) = Xi,6+yig6(i8x)+yig6(80x) = 2601-199-8= 2394式中yige(ig,g。)为第1组工况6折算成温度为18°C、湿度80%时的应变值，单位为
xig6为第1组工况6应变测量值Yi^edsx)为第1组工况6温度18°C时的应变修正值为第1组工况6湿度80%时的应变修正值(4).同一个应变传感器在湿度为80%、温度不同条件下的另一组应变值数据 至如表4所示表 6名称数值(湿度80%)
温度(°C) 10 11 11. 5 12 12. 8 13. 2 13. 8 14. 2 14. 5 15 15. 4 16
iiJmit Χ2-η(μ) 2900 2911 2914 2923 2926 2934 2938 2946 2947 2951 2954 2962根据回归分析方法得湿度为80%时的温度影响函数y2w(8Q%) = 10. 252t+2797. 6 (8)式中y2w(8Q%)为第2组在湿度80%时的温度影响函数，单位为μ t为温度CC )d.本计算例中假设所采用的数据符合趋势外推法运用的条件，则公式(5)、公式 ⑶在10 23°C范围内湿度为80%时的温度影响函数成立，且有ylw_) = 9. 9776t+2400. 1 (9)Y2wi80O7,) = 10. 252t+2797. 6(10)式中ylw(8Q%)为第1组湿度80%时的温度影响函数，单位为μY2w(8CI%)为第2组湿度80%时的温度影响函数，单位为μt为温度。Ce.由公式(10)-(9)，可计算出在10 23°C范围内、湿度80%条件下第2、1两组应变差值的温度影响函数为(10)-(9) Ay(21)w(800/i) = (10. 252-9. 9776) t+(2797. 6-2400. 1)Ay⑵)w(8C1%) = 0. 2744t+397. 5(11)式中Ay(2_1)w(8(1%)为湿度80%时第2、1两组应变差值的温度影响函数，，单位为μt 为温度(°C)f.由公式(11)，可计算出温度为18°C、湿度为80%的条件下两组的应变差值即Δy(21) (18,80%) = 0. 2744t+397. 5= 0. 2744X18+397. 5= 402式中ΔΥ(2_1)(18,80%)为温度为18°C、湿度80%时第2、1两组应变差值，单位为μt 为温度(°C)。
权利要求
1.一种多平衡参考点应变测试方法，其特征是1)某一应变传感器采用以下方法之一A)在同一组测试期间i内环境湿度不变的条件下，测量多次应变，做出温度影响函数 yiw(s)；再采用以下方法之一做出湿度影响函数yisW a)在同一组测试期间i内温度不变的条件下测量应变多次，做出湿度影响函数yisW；b)在同一组测试期间i内不同湿度、温度条件下测量多次应变，根据温度影响函数 yiw(s)消除温度影响后再做出湿度影响函数yis(w)；B)在同一组测试期间i内环境温度不变的条件下，测量多次应变，做出湿度影响函数 yis(w)，再采用以下方法之一做出温度影响函数yiw(s)a)在同一组测试期间i内湿度不变的条件下测量应变多次，做出温度影响函数yiw(s)；b)在同一组测试期间i内不同湿度、温度条件下测量多次应变，根据湿度影响函数 yis(w)消除湿度影响后做出再温度影响函数yiw(s)；且同一组测试期间i内第η次测量的应变值Xi_n可换算成在某一特定温度、湿度条件下应变；2)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yis(w)中的任意一个应变传感器，在同一组测试期间i内不同工况igm及不同温度、湿度条件下测量得到的应变值Xigm，换算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值yi5I1(w, s)和温度影响函数yigmw(s)、湿度影响函数 yigmsW，换算成在某一特定温度和湿度条件下yig‘s)与7&』的应变差值Ayagrf(M)和应变差值的温度影响函数Ayiigm-i)w(s)、 湿度影响函数Ay(igm-i)s(w)；3)根据步骤1得到温度影响函数yiw(s)、湿度影响函数yisW中的任意一个应变传感器， 用与步骤1相同的方法在另一组测试期间j内，经多次测量得到温度影响函数yMs)和湿度影响函数yMw)，换算成在某一特定温度、湿度条件下应变值h(w,s)，j、i两组测试期间之间不同湿度、温度条件下测量的应变值Xi-n、\_n换算成在某一特定温度、湿度条件下的应变值 Χ 』、χ」-η(Μ)和j、i两组测试期间之间的应变差值Δ Y(^)(M),得出j、i两组之间应变差值的温度影响函数Ay(j-i)w(s) 或湿度影响函数Ay(j-i) s(w) °
2.根据权利要求1所述多平衡参考点应变测试方法，其特征是，所述组是指如果在某一测试期间内被测量η次的测试数据(以下简称为“次”)，在扣除温度、湿度影响后的应变值相等，则该测试期间称为同一个组；在一个组内进行的η次测量，即为η个平衡参考点。
3.根据权利要求1所述多平衡参考点应变测试方法，其特征是，所述温度影响函数和湿度影响函数采用回归分析法或趋势外推法方法得出。
全文摘要
本发明公开了多平衡参考点应变测试方法，通过应变传感器分别在某一测试期间i组及不同的另一测试期间j组内进行多次测量，分别得出环境湿度不变条件下应变的温度影响函数yiw(s)、yjw(s)和温度不变条件下应变的湿度影响函数yis(w)、yjs(w)，可换算成某一特定温度、湿度条件下的应变值yi(w，s)、yj(w，s)。使得同一组i内不同工况igm及不同的另一组j内在不同温度和湿度条件下分别测量得到的应变值xigm、xj-n，均可换算成在某一特定温度和湿度条件下的应变值yigm(w，s)、yj(w，s)和应变差值Δy(igm-1)(w，s)、Δy(j-i)(w，s)及应变差值的温度影响函数Δy(igm-i)w(s)、Δy(j-i)w(s)或湿度影响函数Δy(igm-i)s(w)、Δy(j-i)s(w)。本发明所述多平衡参考点应变测试方法旨在尽量消除环境温度、湿度这两个因素对构件应变测量结果的影响，提高应变测量的精确度。
文档编号G01B21/32GK102278971SQ201110173420
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者邵旭东, 陈洪 申请人:湖南大学