日本 KYOWA 共和埋入式應變計 KM-30-120-H1-11的工作原理

時間：2026/7/22閱讀：113

一、產品基礎概述

KM-30-120-H1-11 是日本 KYOWA 共和 KM 系列單軸埋入式應變計，專為混凝土、砂漿、復合材料等構件內部應力監測開發，區別于常規表面粘貼型應變片，可直接澆筑埋置于結構內部，實現構件內部形變長期測量。型號定義清晰：30 代表敏感柵長度 30mm，標稱電阻 120Ω，H1 為雙線平行乙烯引線，11 代表適配線膨脹系數 11×10??/℃基材，自帶自溫度補償功能。基底采用丙烯酸樹脂材質，表層經過特殊粗糙化處理，提升與混凝土介質的粘結力，保障應變有效傳遞。產品自帶一體化防水引線，能夠適應澆筑施工、長期地下潮濕工況，廣泛應用橋梁隧道、建筑樁基、大壩、預制構件、巖土工程內部應變觀測，是土木工程結構健康監測、科研模型試驗的核心傳感元件。

二、核心傳感基礎原理

KM-30-120-H1-11 依托金屬電阻應變效應完成物理量到電信號的轉化。應變計內部核心敏感柵采用銅鎳合金材料，金屬導體電阻遵循公式 R=ρL/A；當敏感柵發生拉伸、壓縮形變時，導體長度、橫截面積同步改變，材料電阻率隨之變化，最終引起電阻值規律性改變。構件受拉時，敏感柵被拉長，電阻上升；構件受壓時，敏感柵收縮，電阻下降。電阻相對變化量與應變量滿足關系式 ΔR/R=K?ε，該型號靈敏系數穩定在 2.0 左右，通過采集電阻變化數值，即可換算得到結構真實應變數值。不同于振弦式埋入傳感器，該產品屬于箔式應變傳感結構，靜態、動態應變均可采集，響應速度快，適配短期模型試驗與長期原位監測。

三、埋入式應變傳遞機制

埋入式應變計測量精度的關鍵在于形變傳遞效率。KM-30-120-H1-11 澆筑埋入混凝土內部后，周邊混凝土固化形成連續介質。當結構承受荷載、溫度收縮、徐變作用產生內部形變時，混凝土介質產生的位移將均勻傳遞至應變計基底；基底跟隨介質同步變形，再將形變完整傳導至內部金屬敏感柵。產品基底彈性模量經過優化設計，降低 “剛度不匹配" 帶來的應變傳遞損耗，避免出現測量失真。表層粗糙處理工藝消除基底與混凝土之間滑移、脫粘風險，保證從早期混凝土初凝階段，直至結構長期服役周期內，形變能夠持續穩定傳遞，可監測混凝土早期自生收縮應變。

四、自溫度補償工作機制

型號后綴參數 11 代表自溫度補償適配基材線膨脹系數 11×10??/℃，這也是該應變計核心優勢。普通應變片在溫度變化時，會同時產生敏感柵電阻溫度效應、被測構件熱膨脹效應，疊加形成虛假應變。KM-30-120-H1-11 通過調整銅鎳合金敏感柵配比，使溫度變化產生的電阻變化，與適配基材熱膨脹帶來的應變相互抵消。在 0～50℃補償區間內，無需額外增設補償片，單支應變計采用 1/4 橋接線方式即可開展測量，大幅簡化野外監測布線工作量。需要注意，若用于線膨脹系數差距較大的材料，溫度漂移會顯著增大，需要重新配置補償方案。

五、電氣結構與引線系統特性

KM-30-120-H1-11 標準電阻 120Ω，通用性強，可直接匹配 KYOWA UCAM、EDX 系列靜態應變采集儀，兼容市面主流應變測試系統。配置 H1 雙線平行乙烯絕緣引線，引線柔韌性良好，澆筑施工過程中耐受輕微拉扯彎折；乙烯絕緣層具備基礎防潮能力，引線與應變計本體結合位置做密封處理，阻擋水泥漿、水汽滲入內部造成短路。雙線制結構適合常規靜態監測；如需降低引線電阻帶來的測量誤差，可現場改造或者選擇 H2 三線制版本。出廠引線長度可按需選擇 1m、3m、5m 規格，滿足不同測點引出距離需求。

六、埋設施工關鍵操作原理

應變計埋設位置、方向直接決定數據有效性。埋設前嚴格對齊應變計軸向標識，使敏感柵長度方向與待測應變方向保持一致。澆筑作業時，應變計周邊選用細骨料混凝土填充，避免大粒徑骨料直接撞擊擠壓應變計本體，防止基底變形、敏感柵受損。澆筑完成后，引線統一規整保護，預留足夠余量，杜絕結構沉降、振搗作業拉斷線纜。應變計不可緊貼鋼筋布置，鋼筋與混凝土變形模量差異較大，近距離布設會干擾應變傳遞，測點與鋼筋保持合理間距。全部埋設完成后，使用萬用表復測初始電阻，確認敏感柵無斷路、短路問題，方可開展后續監測。

七、橋路接線與信號采集原理

KM-30-120-H1-11 主流采用 1/4 橋方式接線，依托內置自溫度補償特性獨立完成測量，適合大面積多點土木工程監測。在高精度對比試驗場景，可采用半橋、全橋布置方式，進一步抑制側向應變干擾。采集儀為橋路提供穩定激勵電壓，空載平衡狀態下輸出信號為零；當結構形變引發應變計電阻變化，惠斯通電橋平衡被打破，輸出與應變成正比的微弱電壓信號。采集設備將模擬信號數字化處理，結合靈敏系數自動換算應變數值。長期監測場景建議控制激勵電壓大小，減小敏感柵自發熱引發的零點漂移。

八、環境適應性與使用邊界

該應變計標準工作區間為 - 10℃～70℃，在補償溫度區間內溫度漂移可控；不適合長期高于 70℃高溫環境。室溫允許最大應變量 0.2%，超出極限應變將造成敏感柵不可逆斷裂。產品具備基礎防水性能，但不可長期浸泡在高壓流動水體、強腐蝕酸堿環境；水下、高腐蝕工況需要額外增加外包防水防護層。動態循環應變場景下疲勞性能有限，更加偏向土木工程靜態、準靜態長期監測，不適合高頻沖擊疲勞測試。

九、典型應用場景分析

第一，各類混凝土結構內部應力監測，包括公路橋梁、軌道交通隧道、水利大壩、地下綜合管廊，觀測荷載作用下內部壓應變、拉應變，評估結構安全儲備；第二，預制混凝土構件、UHPC 超高性能混凝土模型試驗，監測材料硬化階段自生收縮、溫度應力；第三，巖土工程、基坑支護結構內部形變觀測；第四，高校土木實驗室材料力學試驗、結構縮尺模型加載測試。對比短柵長埋入應變計，30mm 柵長能夠平均局部應力波動，適合混凝土這類非均質材料測量，降低骨料局部應力不均帶來的數據離散性。

十、產品應用價值總結

KM-30-120-H1-11 作為成熟進口埋入式應變傳感元件，專為混凝土等土建材料內部測量優化，集成自溫度補償結構，簡化野外監測系統搭建。穩定的應變傳遞特性、可靠的防水引線結構，適配從混凝土澆筑初期到數十年長期服役的全周期監測需求。對于工程檢測單位、設計院、高校科研機構而言，該型號能夠精準捕捉構件內部難以通過表面測點獲取的應力數據，為結構仿真校核、病害風險評估提供實測依據。湖南中村貿易可提供 KM-30-120-H1-11 原裝現貨、配套采集設備、埋設施工技術指導，為土木工程結構監測項目提供完整測量配套方案。