测试技术重点

1.测试技术的概念：实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法，测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段，它起着类似人的感觉器官的作用。通过测试可以揭示事物的内在联系和发展规律，从而去利用它和改造它，推动科学技术的发展。科学技术的发展历史表明，科学上很多新的发现和突破都是以测试为基础的。同时，其它领域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方法和装备，促进了测试技术的发展。2.工程测试技术的作用：不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展中起决定性作用，是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。3.测试技术在现代化工业的作用：新产品的设计，产品质量检验；老产品技术改造；设备故障诊断；工业自动化；航天飞机，卫星发射轨道追踪，轨道控制；生产加工过程监测；办公自动化….4.测试系统的主要性能指标：精度和误差：系统测量值与真实值的接近程度。用误差来表示精度的高低。量程：系统正常工作时所能测量的最大值范围。分辨率：系统可能检测到的被测量的最小变化值。稳定性：时间的稳定性和环境的稳定性。信噪比：信号功率与噪声功率之比，信号电压与噪声电压之比。传递特性：系统输入与输出对应关系的性能。其他（寿命，经济值等）。5.线性系统的主要性质：叠加性，若)()(11tytx、)()(22tytx，则)()()()(2121tytytxtx比例性、若)()(tytx，则)()(taytax微分特性、若)()(tytx，则dttdydttdx)()(积分特性、若……………..，则dttydttxtt00)()(频率保持性。若)sin()(tAtx，则)sin()(tBty6.二阶系统有那几个特征参数，他们的物理意义是什么？1）系统阻尼比,01,用于表达结构体标准化的阻尼大小，它是阻尼系数与临界系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小，无量纲，结构在受激振后的振动衰减形式。2）无阻尼的自然震荡频率n，有惯性力和弹性力形成的自由振动的频率。7.静态测试系统的主要参数：标定曲线：用系列高出标定系统精度一个数量级的标准信号输入，测出相应的输出，用数学方法拟合出输入——输出曲线（标定曲线）。灵敏度：当测试装置的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应的变化△y时，xyS线性度：标定曲线和理想曲线的接近程度。%100ABf回程误差：相同测试条件下和全量程范围内，输入由小增大再由大减小的行程中，对于同一输入值所得到的2个输出值之间的最大差值与量程的比值。%100maxAhh8.测试系统的负载效应：测试元件总要从被测对象中吸取一些能量，会或多或少的改变被测值，这种效应称为系统的负载效应。9.测量系统的抗干扰：(1)电磁干扰：干扰以电磁波辐射方式经空间串入测量系统。(2)信道干扰：信号在传输过程中，通道中各元件产生的噪声或非线性畸变所造成的干扰。(3)电源干扰：这是由于供电电源波动对测量电路引起的干扰。10.电阻应变片的原理：将一种试件应变变化转换成电阻变化的传感元件，其转换原理基于金属电阻丝的电阻应变效率，AlR。优点：体积小、重量轻、动态响应快、精度高、使用简便、灵敏度高、频响范围宽、测量范围大。缺点：热稳定性差、灵敏度系数分散度大、大应变时非线性误差大。用途：应变、应力、位移、加速度、速度、扭矩等的高精度测量。11.应变片选用的要素：①工作环境②被测材料的性质③被测试件的受力状态和应变性质④测量精度12.电桥的加减特性：相邻桥臂应变极性如果一致，则输出电压为2者之差；如果极性不一致，则输出电压为2者之和。13.应变片的工作特性：横向效应：应变片横向部分线栅与纵向部分线栅电阻应变符号相反，使应变减小。应变片的电阻值：初始状态，室温测得的电阻值。机械滞后量：恒温下，各应力水平加卸载应变片指示应变的最大差值零点漂移：恒温、试件不受力，应变片指示应变随时间的变化；蠕变：恒温，试件受恒定机械应变，应变片指示应变随时间的变化。应变极限：室温，对试件逐渐加载，应变片应变与机械应变相对误差达到规定值。绝缘电阻：敏感栅及引线与被测试件之间的电阻。疲劳寿命：在恒定加载幅值交变应力作用下，应变片疲劳损坏的加载次数。最大工作电流：允许通过应变片而不影响其工作特性的最大电流。14.应变片的布片原则：①首先考虑应力集中区和边界上的危险点，选择主应力最大，最能反映其力学规律的点贴片；②利用结构的对称性布点，充分利用电桥的加减特性，可以达到温度补偿、提高灵敏度；③当测量荷载时，应尽量避开应力-应变非线性区贴片；④在应力已知部位安排适当的测点，用于验证测试结构的可靠性。15.电桥平衡方法：电阻串联平衡法、电阻并联平衡法、电阻无触点平衡法。16.接桥方法：①半桥法：用两个电阻应变片作为电桥的相邻臂，另外两臂为精密无感电阻；②全桥法：电桥的四个臂全由电阻应变片构成。17.温度补偿方法：补偿块补偿、工作片补偿。将一个其材料与被测构件相同，但不受外力的补偿块贴在被测点附近，使补偿块与工作片处于同一温度18.系统相似的含义：表示一个系统的所有物理量的数值，能有另一个系统的相对应的物理量乘以不变的无量纲常数而得到，则这两个系统相似。19：模型试验的研究内容：1）地下工程在各种荷载作用下的应力分布特征与变形位移规律；2）地下工程在各种荷载作用下的破坏形式及其原因，通过逐级超荷实验，可以估算原模型的总安全系数和稳定性程度；3）地下工程结构的最佳方案，围岩与衬砌的互相作用等设计中需要解决的问题；4）各类岩土结构的变形与强度特征及其结构的互相作用。20.相似判据的含义：原型与模型中有些量的组合是相等的，并等于一个定数π，这种组合称为相似判据。21.量纲分析的作用：a.检查所建立的方程的正确性；b.变换单位；c.确定正确的物理现象的有关物理量的合理形式；d.设计系统的实验，并分析实验结果。22.量纲分析的步骤：a.从x1，x2，…，xp中按不同量纲选取r个，组成基本量群；b.将基本量群中的量纲的幂相乘作为分母；c.将其它没被选入量群的物理量分别作为分子，构成p-r个分式，每个分式为无量纲量，即相似判据π。23.两个模型相似的充要条件：相似判据不变，单值条件相似。a.原型和模型的几何条件相似；b.在研究过程中具有显著意义的物理常数成比例；c.两个系统初始条件相似；d.研究期间，两个系统边界条件相似。24.三个模型试验的优缺点：1)相似模拟试验优点：a力学性质模拟对象相似b实验过程力学性能稳定c改变配比可调整某些性质以适应相似条件的要求d制作方便，成型容易，凝固时间短e成本低，来源丰富。缺点：劳动量大，准确度不高。2)结构模型试验优点：a经济性好（模型尺寸小，制作方便，装拆容易，节省材料，并且同一个模型可以做多个实验）b针对性强c数据准确缺点：不考虑体力影响3)离心模型试验优点：1.能真实模拟原型应力场中的应力条件，能精确再现原型在实际应力条件下的真实动力响应，对地震问题很有效，2.能模拟大型复杂的岩土工程缺点：a加卸荷载不便b对施工期结构物的变形、稳定研究不够c离心加速，设备昂贵。25.声波测试的原理：声波在通过不同声阻抗的界面时会发生强烈的反射，通过测量穿透或反射的声波速率、波形、振幅等可判别被测物内部的缺陷及力学性质。分为纵波（传播与振动方向一致）、横波（垂直）、表面波（沿介质表面和交界面传播，波动振幅随深度增加而迅速衰减的波）26.声波测试的影响因素：1)弹性模量降低，岩体波速相应下降；2)岩石越致密，岩体声波速越高；3)结构面的存在，将使声波速降低，并使声波在岩体中传播时存在各向异性；4)岩体风化程度大，波速低；5)压应力方向上波速升高；6)孔隙率大，波速低。27.声波测试的方法：1)穿透法：穿透法灵敏度高，波形简单、清晰，干扰小，波形易于识别。2)反射法：适用于介质一端无法安装传感器的情况。3)剖面法：通过表面波特性测定介质缺陷和材料性能。28.声波测试的应用：①围岩松弛带测试②评价岩体强度和完整性③岩体力学参数测定④张开裂隙延伸深度测定⑤声波测井⑥混凝土测厚⑦混凝土空洞检测⑧混凝土裂缝检测⑨桩基完整性检测⑩隧道超前地质预报29.声发射原理：材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂；或材料内部缺陷及潜在缺陷在外部条件作用下，改变其状态时，将以弹性波形式向外释放能量。30.声发射应用：①凯塞尔效应：当材料被加荷载时，有声发射信号发生，若卸载后再加载，则在卸荷点以前几乎不会再有声发射信号产生。只有当荷载超过历史最大荷载时，才会继续产生声发射信号，地应力测试。②岩土工程灾害预报：岩石损伤断裂，硐室安全，岩爆预测，混凝土的裂缝的发生、发展和定位，地质灾害的预测（滑坡，崩塌）,预测各种隧道工程安全稳定。31.回弹法检测的原理：用回弹值和碳化深度来评价结构或构件混凝土的强度。2.01080.0350.02510LnRN32.地质雷达的原理：采用高频电磁波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。利用天线向地下发射电磁脉冲，并接受由于地下不同介质界面反射回来的电磁波。电磁波在传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质（如介电常数）及几何形态变化而变化。根据接受到回波的时间、幅度和波形等信息，可以判断地下介质与埋藏体的位置与形状。33.电磁波速的测定方法：①反射共点法22222121()/()vxxtt②宽角反射折射22222121()/()vxxtt34.地质雷达的应用：水文地质调查、矿井地质构造调查、地下管线探测、地下空洞调查、考古、隧道地质超前预报、工程质量检测35.地质雷达的优点：快速便捷，探测精度高，对原物体无破坏作用。