在混凝土材料科學與結構試驗領域，準確捕捉混凝土在荷載作用下產生的表面應變，是研究其力學性能、驗證結構設計、評估安全裕度的基本前提。無論是混凝土試件的單軸壓縮試驗、梁構件的彎曲撓度測試，還是結構局部的裂縫擴展監測，都需要一種能夠緊貼混凝土表面、以極小干擾力測量其位移變化的專用傳感器。日本共和電業（KYOWA）推出的BCD-E-70S混凝土表面位移計，正是為滿足此類室內混凝土載荷試驗的嚴苛需求而開發的精密測量設備。該傳感器采用應變電測原理，以極低的測量力、精密的標點間距和靈活的安裝方式，為混凝土表面微小位移的測量提供了一個專業、可靠的技術手段。

一、產品概述與工作原理

BCD-E-70S是KYOWA專為室內混凝土載荷試驗而開發的表面位移計。其設計初衷是解決混凝土表面變形測量中的兩大核心難題：一是如何將傳感器穩定地附著于混凝土表面而不產生額外的約束應力；二是如何在有限的標點距離內實現高分辨率的位移測量。

該傳感器的核心工作原理基于經典的應變電測技術。傳感器主體的兩個測量端通過夾具或粘合劑固定于混凝土表面，兩點之間的標點鍵距離（gauge length）設定為70mm，這是其型號中“70S”的由來。當混凝土試件在外部荷載作用下發生拉伸或壓縮變形時，兩個固定點之間的相對位移通過傳感器內部的機械傳遞機構轉化為彈性元件的微小形變，粘貼在彈性元件上的高精度電阻應變計隨之產生電阻變化。通過惠斯通電橋電路，這種電阻變化被轉換為與應變成正比的微弱電壓信號，從而實現從混凝土表面變形到電學信號的精密轉換。

二、核心規格與技術參數

BCD-E-70S在標點間距70mm的基礎上，提供了不對稱的拉伸與壓縮量程——拉伸側容量顯著大于壓縮側，這一設計充分考慮了混凝土材料的力學特性：混凝土抗拉能力遠弱于抗壓，在載荷試驗中通常關注的是拉伸側的細微開裂變形。以下為其主要技術規格。

性能參數

注：額定輸出以壓縮側0.5%應變量為原點，對拉伸側施加額定負荷時測得。

環境特性

電氣特性

機械特性

三、關鍵技術優勢與性能分析

1. 不對稱量程設計，契合混凝土力學特性

BCD-E-70S最為顯著的設計特點是其非對稱的拉伸與壓縮量程：拉伸側額定容量為2.0%應變（對應1.40mm位移），而壓縮側僅為0.5%應變（對應0.35mm位移）。這一設計源于對混凝土材料力學特性的深刻理解——混凝土的抗壓強度遠高于抗拉強度，但在載荷試驗中，其破壞往往始于拉伸側的微裂縫萌生與擴展，因此需要更大的拉伸測量范圍來完整記錄從彈性變形到開裂破壞的全過程。同時，壓縮側較小的量程也足以覆蓋混凝土在受壓狀態下的彈性應變范圍，實現了量程分配的優化。

2. 極低測量力，減小對被測對象的干擾

在混凝土表面位移測量中，傳感器施加于試件表面的測量力如果過大，可能會對局部應力場產生干擾，從而影響試驗結果的準確性。BCD-E-70S在拉伸側2.0%應變量時的測量力僅為約1.96N。如此微小的作用力意味著傳感器幾乎不會對混凝土試件的受力狀態產生額外的約束，確保了測量數據能夠真實反映試件在預設荷載下的力學響應。配合其約15g的輕量化設計，該傳感器在混凝土表面形成了“柔性附著”式的測量姿態。

3. 靈活的雙模式安裝，支持重復使用

BCD-E-70S在安裝方式上提供了雙重選擇，以適配不同的試驗場景。

• 夾具安裝：通過選購的BCD-E-70SJ安裝夾具，用戶可以將傳感器快速固定在混凝土表面，無需等待粘合劑固化，適合需要快速布置的試驗場景。

• 粘合劑安裝：通過高強度粘合劑將傳感器粘貼于混凝土表面，可實現更牢固的附著，適合需要長期連續監測或存在振動的試驗環境。

尤為值得關注的是，傳感器的粘貼部分采用了螺紋結構，這意味著即使在完成一次試驗后將傳感器從混凝土表面取下，其粘貼部位仍可再次使用。這一設計顯著降低了傳感器在長期使用中的消耗成本。

4. 優異的溫度穩定性

混凝土載荷試驗常常在非恒溫環境中進行，溫度的波動可能導致傳感器零點漂移和靈敏度變化。BCD-E-70S內置了精密的溫度補償機制，其零點溫度影響和輸出溫度影響均控制在±0.1% RO/℃以內，溫度補償范圍覆蓋-10℃至60℃。這意味著即使環境溫度在試驗過程中發生顯著變化，傳感器的讀數依然能夠真實反映混凝土的力學變形，而非溫度效應產生的偽信號。

5. 緊湊的電氣接口與寬電壓適應性

BCD-E-70S的輸入電阻和輸出電阻均為120Ω±10%，這一設計使其與KYOWA系列的應變測量儀器具有良好的電氣匹配性。傳感器支持最大10V的AC或DC激勵電壓，能夠與多種數據采集設備靈活對接。電纜選用0.08mm2四芯ETFE絕緣電纜，長度3m，外徑僅4mm，既保證了信號傳輸的穩定性，又保持了良好的柔韌性，便于在試驗臺架上布置走線。

四、典型應用場景

BCD-E-70S主要定位于室內混凝土力學試驗領域，在以下場景中發揮著關鍵作用：

• 混凝土試件單軸壓縮試驗：將傳感器粘貼于混凝土棱柱體或圓柱體試件的表面，可精確測量試件在軸向壓縮過程中的橫向膨脹變形（泊松比測量）和縱向壓縮應變，為繪制完整的應力-應變曲線提供關鍵數據。

• 混凝土梁彎曲試驗：在混凝土梁受拉區表面布置多個BCD-E-70S傳感器，可監測純彎段內混凝土的拉伸應變分布，準確捕捉開裂荷載和裂縫擴展過程，為梁構件的抗彎性能評估提供依據。

• 混凝土收縮與徐變試驗：在無荷載條件下或長期持荷條件下，將BCD-E-70S粘貼于混凝土試件表面，可連續監測其自由收縮變形或徐變變形，為混凝土材料的時間依賴性能研究提供基礎數據。

• 鋼-混凝土組合結構界面滑移測量：在鋼-混凝土組合梁或組合柱的試驗中，可將BCD-E-70S布置于鋼與混凝土的界面處，測量兩者之間的相對滑移，為組合結構的受力機理研究提供支持。

五、系統集成與協同

BCD-E-70S輸出的mV級電壓信號，可與KYOWA的多種數據采集設備無縫對接，構建完整的混凝土試驗數據采集系統。

• 與EDX-10B緊湊型錄音系統配合：通過EDX-11A應變測量單元（支持24位ADC和高精度低通濾波），可將BCD-E-70S的輸出信號接入數據采集系統，實現多通道同步采集，最高采樣率可達20kHz。

• 與UCAM-60系列數據采集儀協同：作為KYOWA經典的靜態應變測量平臺，UCAM-60系列可為BCD-E-70S提供穩定的橋路激勵，實現高精度的應變數據采集與實時顯示。

• 與DCS-100A動態數據收錄軟件配合：用戶可通過該軟件完成測量參數設置、數據記錄與實時波形顯示等操作，為混凝土試驗數據的后處理分析提供便利。

六、總結

KYOWA BCD-E-70S混凝土表面位移傳感器，以70mm精密標點間距為基準，以極低的測量力和靈活的雙模式安裝為核心特色，為室內混凝土載荷試驗提供了一個專業而精準的測量工具。其不對稱的拉伸/壓縮量程設計、優異的溫度穩定性以及可重復使用的螺紋粘貼結構，無不體現著KYOWA在應變測量領域數十年的技術積淀。無論是學術研究中的材料力學性能測試，還是工程實踐中的構件承載能力評估，BCD-E-70S都像一只精密附著在混凝土表面的“電子探針”，將微米級的表面形變轉化為工程師手中可靠的應變數據，為混凝土材料科學與結構工程研究提供著的技術支撐。