表(biao)面(mian)應(ying)變(bian)計常見測(ce)量誤差：如(ru)何(he)識(shi)別並消(xiao)除(chu)幹擾因素(su)？
表(biao)面(mian)應(ying)變(bian)計是(shi)實(shi)驗應(ying)力(li)分析(xi)、結(jie)構健康監(jian)測(ce)和材料(liao)研(yan)究(jiu)中的關鍵工(gong)具(ju)。其(qi)測(ce)量結(jie)果的(de)可靠性(xing)直(zhi)接(jie)關系到(dao)工程(cheng)判斷的(de)準確性(xing)與結(jie)構的安(an)全性。然(ran)而，在(zai)實(shi)際應(ying)用中，各種(zhong)幹擾(rao)因素(su)會(hui)引入(ru)測(ce)量誤差，輕(qing)則導(dao)致(zhi)數據(ju)失(shi)真(zhen)，重(zhong)則(ze)誤導(dao)結(jie)論。因此(ci)，深(shen)刻理解常見誤差來(lai)源(yuan)，並掌握(wo)其(qi)識(shi)別與消(xiao)除(chu)方法(fa)，是(shi)每(mei)壹(yi)位(wei)測(ce)試工程師的技能(neng)。
壹(yi)、常見測(ce)量誤差來(lai)源(yuan)及識(shi)別
表(biao)面(mian)應(ying)變(bian)計的(de)測(ce)量誤差主(zhu)要來(lai)源(yuan)於(yu)安(an)裝、環境、儀器及(ji)測(ce)量對(dui)象(xiang)本身。
1.安(an)裝工藝誤差
定位(wei)與方向偏差：應(ying)變(bian)計軸線與待(dai)測(ce)主應(ying)變(bian)方向存(cun)在(zai)夾(jia)角。即(ji)使微小的(de)角度偏差，也(ye)會導(dao)致(zhi)測(ce)量值小於(yu)真(zhen)實(shi)值，引(yin)入余(yu)弦誤差。
粘(zhan)接劑(ji)影響(xiang)：粘(zhan)接(jie)劑(ji)層過(guo)厚、不均勻或(huo)固化不全，會傳(chuan)遞不全真(zhen)實(shi)的應(ying)變(bian)。膠層會(hui)“吸(xi)收(shou)”壹(yi)部分應(ying)變(bian)，導(dao)致(zhi)測(ce)量值偏(pian)低(di)。此(ci)外，劣(lie)質(zhi)或(huo)不匹配(pei)的(de)粘接(jie)劑(ji)可能(neng)引起(qi)蠕變(bian)或(huo)遲滯(zhi)效應(ying)。
導(dao)線固定不當：測(ce)試導(dao)線未(wei)妥(tuo)善(shan)固定，其(qi)移(yi)動會(hui)通(tong)過(guo)“電纜效(xiao)應(ying)”將(jiang)機(ji)械(xie)擾(rao)動傳(chuan)遞至(zhi)應(ying)變(bian)計敏感柵(zha)，產生(sheng)虛(xu)假應(ying)變(bian)信(xin)號。
2.溫(wen)度效應(ying)誤差
這是(shi)最(zui)常見的幹(gan)擾因素(su)。應(ying)變(bian)計敏感柵(zha)的電(dian)阻會(hui)隨(sui)溫(wen)度變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua)，同時，測(ce)試構件(jian)與應(ying)變(bian)計基(ji)底(di)材料(liao)的熱膨(peng)脹系(xi)數（CTE）若不匹配(pei)，即(ji)使構件(jian)不受力，也會因溫(wen)度變(bian)化(hua)產生(sheng)附加應(ying)變(bian)。
識(shi)別：數據(ju)表(biao)現為(wei)應(ying)變(bian)值隨(sui)環境溫(wen)度發生(sheng)緩(huan)慢(man)或(huo)劇烈的(de)無規(gui)律漂(piao)移(yi)，與實(shi)際載(zai)荷(he)變(bian)化(hua)無關。
3.電磁(ci)幹(gan)擾（EMI）
現場復雜的電磁環境，如大(da)型(xing)電機(ji)、變(bian)頻器(qi)、電(dian)焊作業、高壓(ya)電纜等，會(hui)在(zai)測(ce)量回(hui)路中感應(ying)出噪聲(sheng)電(dian)壓(ya)，淹沒微弱(ruo)的真(zhen)實(shi)應(ying)變(bian)信(xin)號。
識(shi)別：數據(ju)呈現高頻毛刺(ci)、突發性尖(jian)峰或(huo)無法解(jie)釋的劇(ju)烈跳變(bian)。
4.儀(yi)器(qi)及(ji)接線誤差
橋(qiao)路不平(ping)衡(heng)：初(chu)始(shi)橋(qiao)臂電阻未(wei)調(tiao)平(ping)，導(dao)致(zhi)讀數存(cun)在(zai)固定偏差。
導(dao)線電阻(zu)：對(dui)於(yu)長(chang)導(dao)線測(ce)量，導(dao)線本身的電(dian)阻(zu)會分壓(ya)，導(dao)致(zhi)靈敏度下降(jiang)，測(ce)量值偏(pian)小。這在(zai)1/4橋(qiao)測(ce)量中尤(you)為明(ming)顯(xian)。
接觸(chu)不良(liang)：接線端子(zi)松動(dong)、氧化或(huo)虛焊(han)，導(dao)致(zhi)信(xin)號斷續(xu)或(huo)產生(sheng)噪(zao)聲。
5.被(bei)測(ce)材料(liao)特(te)性(xing)影(ying)響(xiang)
若(ruo)被(bei)測(ce)材料(liao)本身存(cun)在(zai)各(ge)向異性、不均勻性或(huo)殘余(yu)應(ying)力(li)，應(ying)變(bian)計的(de)測(ce)量結(jie)果可(ke)能(neng)僅代表(biao)局(ju)部特(te)性(xing)，無法反映整(zheng)體(ti)平(ping)均(jun)應(ying)變(bian)。
二、消(xiao)除(chu)幹擾因素(su)的(de)策略與方法(fa)
針(zhen)對(dui)上(shang)述誤差，需采取系統(tong)性的措施(shi)進行預防(fang)和補(bu)償(chang)。
1.精益(yi)求(qiu)精的(de)安(an)裝工藝
精準定位(wei)：使用精密定位(wei)模板(ban)確保應(ying)變(bian)計方向與預期(qi)主方向壹(yi)致(zhi)。
規(gui)範粘(zhan)接：嚴(yan)格(ge)遵(zun)循粘接劑(ji)的使用說明(ming)，控制(zhi)膠層厚(hou)度，確保充(chong)分固化。清潔(jie)表(biao)面(mian)是(shi)保證(zheng)粘接(jie)質量(liang)的前提(ti)。
固定導(dao)線：從敏感柵(zha)引出點(dian)開始(shi)，將(jiang)導(dao)線牢牢(lao)固定在(zai)被(bei)測(ce)物表(biao)面(mian)，避(bi)免其(qi)晃動。
2.有(you)效(xiao)補償(chang)溫(wen)度效應(ying)
采(cai)用溫(wen)度補償(chang)片(pian)：這是(shi)經(jing)典(dian)有(you)效的方法(fa)。將(jiang)壹(yi)個相同的應(ying)變(bian)計（補(bu)償(chang)片(pian)）貼在(zai)與試件(jian)材料(liao)相同、處於(yu)相同溫(wen)度環境但不承(cheng)受載荷(he)的部件(jian)上，並(bing)接(jie)入相鄰橋臂。補償(chang)片(pian)會產生(sheng)與工(gong)作片(pian)相同的熱(re)輸出，通過(guo)惠(hui)斯(si)通電橋(qiao)的相減(jian)原理自動(dong)消(xiao)除(chu)溫(wen)度影響(xiang)。
選用溫(wen)度自補(bu)償(chang)應(ying)變(bian)計：針(zhen)對(dui)特(te)定材料(liao)（如鋼、鋁(lv)、混(hun)凝(ning)土），可(ke)選擇(ze)敏感柵(zha)材料(liao)經過特(te)殊(shu)處(chu)理的應(ying)變(bian)計，其(qi)熱膨(peng)脹系(xi)數與被(bei)測(ce)材料(liao)匹配(pei)，能(neng)極(ji)大(da)減(jian)少熱(re)輸出。
3.抑(yi)制(zhi)電(dian)磁(ci)幹擾
屏蔽與接(jie)地(di)：使用屏蔽電(dian)纜(lan)，並將(jiang)屏(ping)蔽層單點(dian)良(liang)好(hao)接地(di)（通(tong)常在(zai)放(fang)大(da)器(qi)端）。避免(mian)接地(di)回(hui)路形成。
遠(yuan)離(li)幹擾源(yuan)：合理布線，使測(ce)量線路遠(yuan)離(li)強電設備和動(dong)力電(dian)纜(lan)。
使用濾波功(gong)能(neng)：現代數據(ju)采(cai)集儀通常配(pei)備低(di)通濾波功(gong)能(neng)，可有(you)效(xiao)濾除(chu)高頻噪(zao)聲(sheng)。
4.確保儀(yi)器(qi)與接(jie)線可靠(kao)性(xing)
初(chu)始(shi)調(tiao)平(ping)衡(heng)：正(zheng)式測(ce)量前，務必(bi)對(dui)應(ying)變(bian)橋(qiao)進行調零(ling)平(ping)衡(heng)。
補(bu)償(chang)導(dao)線電阻(zu)：對(dui)於(yu)長(chang)導(dao)線，需在(zai)儀(yi)器(qi)設置中輸入(ru)導(dao)線電阻(zu)值進行軟(ruan)件(jian)補償(chang)，或(huo)采用遠(yuan)程sensesensing功(gong)能(neng)實(shi)時修(xiu)正(zheng)。
檢(jian)查連接(jie)：定期檢(jian)查所有接線點(dian)的牢(lao)固性，確保接(jie)觸(chu)良(liang)好(hao)。
5.科學(xue)的(de)數據(ju)分析(xi)與後(hou)期(qi)處理
多次測(ce)量取(qu)平(ping)均(jun)：在(zai)條(tiao)件(jian)允許(xu)時(shi)，在(zai)同壹(yi)測(ce)量點(dian)粘貼多個應(ying)變(bian)計取(qu)平(ping)均(jun)值，以(yi)消除(chu)局(ju)部材料(liao)特(te)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)和隨(sui)機(ji)誤差。
設置參考(kao)點(dian)與基(ji)線：在(zai)測(ce)試前記(ji)錄穩定的“零(ling)載(zai)荷(he)”狀(zhuang)態基線，便於(yu)後(hou)期(qi)數據(ju)分析(xi)時(shi)剔除(chu)漂移(yi)。
