工程测试技术

工程测试技术第一章1、测试系统组成及主要性能指标。测量系统由荷载系统、测量系统、信号处理系统、显示与记录系统组成；测试系统的主要性能指标有精确度、稳定性、测量范围(量程)、分辨率和传递特性等。2、测试系统的传递特性传递特性是表示测量系统输入与输出对应关系的性能，包括静态传递特性和动态传递特性。3、简述测试系统选择的原则。(1)灵敏度：灵敏度高，微小变化，测量范围窄，稳定性差；（2）准确度：测量结果与真值的一致程度，同等准确度，前高后低；（3）响应特性：不失真，延迟愈短愈好，输出紧跟输入变化；（4）线性范围线性范围内工作，保证测量准确度；（5）稳定性：输出随时间不变，漂移和零漂；（6）测量方式：接触与非接触、机械与电测，在线与非在线；（7）各特性参数之间的配合（匹配性）4、精度：测试系统给出的指示值和被测量的真值的接近程度；蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象；回程误差：指在相同测试条件下和全量程范围A内，在输入由小增大和由大减小的行程中，对于同一输入值所得到的两个输出值之间的最大差值hmax与A的比值的百分率，即第二章1、传感器：能够将外界的非电信号，按一定规律转换成电信号输出的器件或装置。2、电阻式传感器工作原理根据电阻应变效应先将被测量转换成应变，再将应变量转换成电阻3、钢弦式传感器的原理及应用由钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化；应用：1）刚弦式混凝土表面应变计；2）钢弦式沉降仪；3）土压力计；4）混凝土应力；5）荷载盒（测力计）；6）锚索测力计、钢筋计；7）刚弦式位移传感器4、压电效应：有些电介质晶体材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生极化，并导致介质两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外力成比例，若外力消失时，它们又会回到不带电状态，这种由外力作用而激起晶体表面荷电的现象为压电效应。5、压磁效应：铁磁材料受机械力作用，内部产生机械效应力，从而引起导磁系数发生变化。6、应力计和应变计原理：主要区别是调试敏感元件与被测物体的相对刚度的差异。若弹簧元件比系统刚硬很多，则外力的绝大部分由元件承担，元件弹簧所受压力与外力近乎相等，则该弹簧元件适合做应力计；若弹簧元件比系统柔软很多，它将顺着系统的变形而变形，对变形的阻抗作用很小，元件弹簧的变形与系统的变形近乎相等，则该弹簧元件适合做应变计。7、常用传感器分类及应用一般可按被测量物理量、变换原理和能量转换方式分类。按变换原理分类：电阻式、电容式、钢弦频率式、差动变压器式等；按被测量物理量分类：位移传感器、压力传感器、速度传感器等。应用：CLBSB板环式拉压力传感器、第四章1、应变片的分类及工作特性%100max?=Ahhδ分类：1.金属丝式应变片；2.箔式应变片；3.半导体应变片；4.应变花；5.应力电阻片工作特性：1.应变片的尺寸栅长（标距）L；栅宽B；使用面积B·L；2.应变片的电阻值：指应变片在没有粘贴、未受力时，在室温下所测定的电阻值。60、120、200、350、500、1000Ω；3.机械滞后Zf：指恒温下试件上应变片加卸载时所指示的应变量的最大差值。测试时预加卸载3-5次可减小Zf；4.零点漂移P和蠕变θ：零漂指温度恒定，被测试件在不受力时，应变片的指示应变随时间的变化。蠕变指温度恒定，应变片承受恒定的机械应变时指示应变随时间的变化。它包括零漂。5.应变极限：指室温条件下对贴有应变片的试件加载，应变片的指示应变与机械应变的相对误差达到10%时的机械应变。6.绝缘电阻Rm：指敏感栅及引线与被测试件之间的电阻。7.疲劳寿命N：指在交变应力作用下，试件上的应变片连续工作至疲劳损坏时的循环次数。8.最大工作电流：指允许通过应变片而不影响其工作特性的最大电流。2、灵敏系数：把应变片粘贴在处于单向应力状态的试件表面，使其敏感栅纵向中心与应力方向平行时，应变片电阻值的相对变化与沿其纵向的应变εx之比值；横向效应：应变片上横向部分的线栅与纵向部分的线栅产生的电阻变化符号相反，使应变片的总电阻变化量减小，此种现象称为应变片的横向效应，用横向效应系数H来描述；敏感系数：，式中k0为金属材料对应变的敏感系数。3、简述应变片的粘贴方法。（1）电阻应变计准备；（2）构件表面处理；（3）贴片；（4）导线的焊接与固定；（5）贴片质量检查；（6）应变计及导线的防护。第五章1、声发射技术原理：声发射信号是分析声发射性质和状态的基本依据，通常用压电换能器在试件表面接收并记录这些信号，输入仪器进行分析和处理。处理和分析声发射信号的特性参数有计数率、能量和能量率，以及频谱、波形以及多信号的时差等；应用：利用凯塞效应估算地应力的大小；岩体工程灾害预报2、超声波检测混凝土原理：超声波检测主要是测量超声波在混凝土当中的传播速度，对于混凝土，其密度和泊松比通常不会随其强度而明显变化。如果已知超声波传播的速度，可以利用上式推断混凝土的弹性模量，再通过混凝土弹性模量与混凝土强度的关系，就可以对混凝土的强度性能做出评价。3、回弹法检测：以在结构或构件混凝土上测得的回弹值和碳化深度来评定结构或构件混凝土强度的方法。4、测强曲线及其分类：回弹值与混凝土抗压强度的相关关系称为测强曲线5、凯塞效应：材料在单向拉伸或压缩试验时，当应力达到历史上曾经受过的最大应力时会突然产生明显的声发射现象。6、声波换能器的布设方法：穿透法、反射法、剖面法7、综述超声回弹综合检测的原理：超声波传播速度和回弹综合反映混凝土抗压强度；步骤：1）回弹值的测量与计算、2）超声值的测量与计算、3）测区混凝土强度换算值、4）结构或构件混凝土强度推定值8、地质雷达检测原理：采用无线电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；应用：（1）地下连续墙断裂无损检测、（2）顶管前方障碍物探查第六章()[]εεμμ02121dkmRR=-++=∴1、试比较桩基础检测的各方法的适用性；2、简述单桩抗压极限承载力的确定方法；（1）根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型的Q---S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。（2）根据沉降随时间变化的特征确定：取S—lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。（3）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准，则取前一级荷载值。（4）对于缓变型Q---S曲线可根据沉降量确定：宜取S=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对于直径大于或等于800mm的桩，可取S=0.05D(D为桩端直径)对应的荷载值。（5）当按上述四条判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。3、简述桩基低应变检测方法通过对桩顶施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅震动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析，从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、判断桩身缺陷程度及位置等目的；步骤：(1)连接仪器和电源，打开电源开关，预热数分钟，调测试仪器至待命工作状态；(2)将加速度传感器安装在桩头的平整部位；(3)用小锤短促而有力地锤击桩头数次，采集每次锤击所得的信号；(4)从微机屏幕上选取满意的波形曲线并存盘；(5)根据波的反射特性，对记录曲线进行分析、计算，评价桩身质量及完整性。4、简述单桩抗拔极限承载力的确定方法；（1）根据上拔量随荷载变化的特征确定：对陡变型U-δ曲线，取陡升起始点对应的荷载值；（2）根据上拔量随时间变化的特征确定：取δ-lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值。（3）当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载值。5、简述单桩水平极限承载力的确定方法：（1）取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线或慢速维持荷载法时的H-Y0曲线产生明显陡降的起始点对应的水平荷载值。（2）取慢速维持荷载法时的Y0-lgt曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值。（3）取H-ΔY0/ΔH曲线或lgH-lgY0曲线上第二拐点对应的水平荷载值。（4）取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值。6、慢速维持荷载法：先逐级加载，待该级荷载达到相对稳定后，再加下一级荷载，直至试验破坏，然后按每级加载量的两倍卸载到零。7、单向循环荷载法：分级荷载应小于预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10；每级荷载施加后，恒载4min后可测读水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环。如此循环5次，完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。第七章1、基坑监测土压力传感器埋设方法：（1）挂布法：方法可靠，埋设元件成活率高，缺点在于所需材料和工作量大，由于大面积铺设很可能改变量测槽段或桩体的摩擦效应，影响结构受力。（2）顶入法：顶入法操作简便，效果理想，但需将千斤顶埋入桩墙，加上气、液压驱动管道，投入成本较高（3）弹入法：弹入法的关键在于必须保证弹入装置具备足够的量程，保证压力盒抵达槽壁土层。（4）钻孔法：将压力盒固定在定制钢骨架上，通过在围护外侧土中钻孔、沉放、回填进行埋设.2、基坑监测工程主要内容：①支护结构水平位移②周围建筑物、地下管线变形③地下水位④桩、墙内力⑤锚杆拉力⑥支撑轴力⑦立柱变形⑧土体分层竖向位移⑨支护结构界面上侧压力第九章1、隧洞施工监测的主要内容：1位移监测，包括洞周表面或围岩不同深度的位移、地表和拱顶下沉；2、收敛位移量测；3、压力量测，包括地下洞室内部的压力、支衬结构内部的压力、围岩和支衬结构间接触压力。2、顶管法施工监测的主要内容：浅埋顶管要进行地表沉降、分层沉陷、水土压力和地下水位等环境监测，对于埋深大于3倍直径的顶管，一般不必进行环境监测；顶管顶进过程中对管道可进行如下项目的监测：管道内力测试、水土对管段的接触压力测试、管道接头相对位移量测和管道收敛变形量测等3、盾构法施工监测的主要内容：岩土介质和周围环境的监测、隧道(包括盾构)结构的监测：（1）岩土介质和周围环境的监测内容包括：盾构正面土压力、地表沉降和位移、土体沉降和位移、土体应力和孔隙水压力、构筑物沉陷和倾斜等项目。（2）隧道(包括盾构)结构的主要监测内容如下：隧道应变的量测，包括用应变计量测结果计算结构构件的轴力和弯矩、隧道收敛位移量测、预制管片凹凸接缝处法向应力的量测。4、容许位移量：容许位移量是指在保证隧洞不产生有害松动和保证地表不产生有害下沉量的条件下，自隧洞开挖起到变形稳定为止,在起拱线位置的隧洞壁面间水平位移总量的最大容许值，或拱顶的最大容许下沉量。5、容许位移速率：指在保证围岩不产生有害松动的条件下，隧洞壁面间水平位移速度的最大容许值。6、收敛位移：隧洞周边或结构物内部净空尺寸的变化称为收敛位移。1简述测试系统的组成及主要性质指标：荷载系统、测量系统、信号处理系统、显示和记录系统，指标：测试系统的精度和误差、稳定性、测量范围、分辨率、传递特性2、简述测试系统的传递特性：表示测量系统输入与输出对应关系的性能，不随时间变化的量的测量叫静态测量，随时间变化的量的测量叫动态测量，与此对应传递特性分为静态和动态特性3、简述测试系统选择的原则：根据灵敏度、准确度、响应特性、线性范围、稳定性、测量方式、各特性参数之间的配合，还应兼顾体积小、重量轻、结构简单、易于维修、价格便宜、便于携带、通用化和标准化等因素4、什么是精度、蠕变、回程误差：蠕变：如果温度恒定，应变片承受有恒定的机械应变时，应变随时间的变化称为蠕变。精度：是指测试系统给出的指示值和被测量的真值之间的接近程度，回程误差：在相同测试条件下和全量程范围A内，在输入由小到大和由大减小的行程中，对于同一输入值所得到的的两个输出值之间的最大差值h与A之间的百分率1、传感器：为使非电量用电测方法来测定和记录，必须设法将他们转化为电量，这种将被测物理量直接转换为相应的容易检测、传输或处理的信号元件称为传感器2、电阻式传感器工作原理：根据电阻应变效应现将被测量转换成应变，再将应变量转换成电阻。3、钢弦式传感器的原理及应用：由钢炫内应力的变化转变为钢弦震动频率的变化，钢弦频率只取决去钢弦上的张拉应力，钢线上的张拉应力取决于外来压力。4、压电效应：有些电介质晶体材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生极化，并导致介质两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外力成比例，若外力取消时，他们又会回到不带电状态，这种由外力作用而激起晶体表面荷电的现象称为压电效应。5、压磁效应：当电磁材料受机械力作用后，在它的内部产生机械效应力，从而引起铁磁材料的导磁系数发生变化，如果铁磁材料上有线圈，由于导磁系数的变化，将引起铁磁材料中的磁通量的变化，磁通量的变化则会导致线圈上自感电势或感应电势的变化，从而把力转换成电信号6、应力计和应变计原理：1、试比较桩基础检测的各方法的适用性；2、简述单桩抗压极限承载力的确定方法：3、简述