岩土工程测试技术一课件

1、岩土工程测试技术一1岩土工程测试技术资源及环境科学学院岩土工程测试技术一2绪论 测试技术是实验科学的一部分，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。测试技术的基本概念 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。 岩土工程测试技术一3绪论 熟悉掌握岩土工程测试原理和技术，提高测试技能和实验研究能

2、力，增强试验设计和监测方案制定的实际动手能力。目的岩土工程测试技术一4模型及参数选择力学计算修改参数、模型反分析地质调查岩土力学试验设计施工竣工围岩分类工程类比专家系统测试/监测理论方法经验方法重要性岩土工程测试技术一5课程体系o第一章：测试技术理论基础o第二章：电阻应变测试技术o第三章：模式实验理论及方法o第四章：声波测试技术与声发射监测技术o第五章：地下工程中的无损检测技术岩土工程测试技术一61.1 结构组成第一章：测试技术理论基础玻璃管温度计 轴承故障检测仪岩土工程测试技术一71.1 结构组成第一章：测试技术理论基础系统输入输出2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的

3、输入量。3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。1)当输入、输出能够测量时(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。岩土工程测试技术一81.2 测试系统主要性能指标o我们构建/购买一个测试系统应考虑哪些问题？第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一91）精度和误差精度：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。第一章：测试系统绝对误差：0axx相对误差：0axx引用误差：myxx测量结果的准确性。测量仪器的精度等级。最大引用误差：myxxmax岩土工程测试技术一102)稳定性时间稳定性环境稳定性稳定度影响系数温度影响系数压力影响系数电压影响系数湿度影响系数单位

4、/时间1.2 测试系统主要性能指标第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一113)量程o系统正常工作时所能测量的最大值范围。1.2 测试系统主要性能指标第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一124）分辨率o系统可能检测到的被测量的最小变化值。1.2 测试系统主要性能指标第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一135）信躁比o信号功率与噪声功率之比。o信号电压与噪声电压之比。)(lg20lg10dbvvnnsnrnsns1.2 测试系统主要性能指标第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一146）传递特性o系统输入与输出对应关系的性能。动态测试静态测试传递特性动态传递特性1.2 测试系统

5、主要性能指标第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一157）其它第一章：测试技术理论基础1.2 测试系统主要性能指标岩土工程测试技术一161.3线性系统及其主要性质h(t)输入/激励x(t)输出/响应y(t)测试系统的传递特性/转换特性)()()()()()()()(0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdbtyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn线性系统/定常系统第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一171）叠加性)()(11tytx)()(22tytx)()()()(2121tytytxtx若：，则：1.3线性系统及其主要性质第一章：测试

6、技术理论基础岩土工程测试技术一182）比例性)()(tytx)()(taytax若：则：1.3线性系统及其主要性质第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一193）微分特性)()(tytxdttdydttdx)()(若：则：1.3线性系统及其主要性质第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一204）积分特性)()(tytxdttydttxtt00)()(若：则：1.3线性系统及其主要性质第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一215）频率保持特性)sin()(tatx)sin()(tbty若：则：1.3线性系统及其主要性质第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一221.4静态传递特性及其主

7、要参数)()(tytx，静态测量：均为常量，不随时间变化而变化。sxxbay00那么：静态传递特性方程（静态方程）标定因子第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一231)标定曲线标定方法：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）。1.4静态传递特性及其主要参数第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一242）灵敏度xys单位？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: 1.4静态传递特性及其主要参数第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一253）线性度标定曲线和理想曲线的接近程度。%100abf1.4静态传

8、递特性及其主要参数第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一264）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。%100maxahh1.4静态传递特性及其主要参数第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一271.5动态传递特性及其测定动态测量：输入输出随时间变化而变化。时间响应频率响应时间域、频率域第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一28h(t)输入/激励x(t)输出/响应y(t)测试系统的传递特性/转换特性)()()()()()()()(0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdb

9、tyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn线性系统/定常系统1）传递函数1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一29)()()()(01110111sxbsbsbsbsyasasasammmmnnnn01110111)()()(asasasabsbsbsbsxsyshnnnnmmmm令：传递函数1）h(s)与输入无关；2）h(s)只反映系统的响应特性与具体的物理结构无关。1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一302）系统的串联和并联)()()()()()()()()(21shshsxszszsysxsyshnii

10、shsh1)()(n个串联：串联：1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一31)()()()()()()()(2121shshsxsysysxsyshniishsh1)()(n个并联：并联：1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一32js001110111)()()()()()()()()()(ajajajabjbjbjbjxjyjhshnnnnmmmm当输入一系列正弦波，只考虑稳态（ ），则传递函数：00)()()()(dtetxjxdtetyjytjtj傅立叶变换称为频率相应函数。3）频率响应函数1.5动态传递特性及其测定第一章：测试

11、技术理论基础岩土工程测试技术一33)()()(jqpjh)()()()(22qpjha)()(arctan)()(pqjh幅频特性：相频特性：幅频特性曲线相频特性曲线1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一344）一阶系统)()()(001txbtyadttdya)()()(0001txabtydttdyaa灵敏度s时间常数令：100ab传递函数：1111)()()(01ssaasxsysh1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一3522221111)1)(1(111)()()(jjjjxyh2222222211)1()11()()( h

12、a)arctan()arctan(111arctan)(2222频率响应函数：幅频特性：相频特性：低通特性1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一36。. 1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一375）二阶系统)()()()(001222txbtyadttdyadttyda)()()()(00012202txabtytyaadttydaa100ab令：传递函数：11)()()(01202saasaasxsysh1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一3820aan2012aaa2222)(nnnsssh令：系

13、统固有频率系统阻尼系数1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一39nnjxyh2)(11)()()(22222)(4)(1 1)()(nnha频率响应函数：幅频特性：相频特性：2)(12arctan)(nn1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一401.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一416）测定方法频率响应法 1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一426）测定方法2121ra2222)(4)(1 1)()(nnha第一章：测试技术理论基础一阶系统，由一阶系统的幅频特性公式可知

14、，当： a()=0.707=1=1 二阶系统221n岩土工程测试技术一436）测定方法0100)(tttustulsx1)()(sssxshsy111)()()(阶跃函数法tesslsylty1) 1(1)()(111.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础一阶系统：岩土工程测试技术一44tety1)(tety)(1/)(1lntty1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一45二阶系统)1arctan1sin(11)(222tetyntn1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一46在2dt211 em21dn出现峰值m1可得：则，

15、mimi+ntiti+ndinitt2212lnnmmnii1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一477）不失真传递)()(00ttxaty0)()(dtetxxtj)()()(00000xeadtetxxaytjtj00)()()(tjeaxyh1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础波形不失真复现 岩土工程测试技术一4800)()()(tjeaxyh0)(aa0)(ta01.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一49信号中不同频率成分通过测量系统后的输出1.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一501.5动态传递特性及其测定第一章：测试技术理论基础岩土工程测试技术一518）测试系统的负载效应21iiqqz pqqii21 测