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1、岩土工程测试技术,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。,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力，增强试验设计和监测方案制定的实际动手能力。,目的,重要性,课程体系,第
2、一章：测试技术理论基础第二章：电阻应变测试技术第三章：模式实验理论及方法第四章：声波测试技术与声发射监测技术第五章：地下工程中的无损检测技术,1.1 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,1.1 结构组成,第一章：测试技术理论基础,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。,1.2 测试系统主要性能指标,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,1）精度和误差,精度：系统测量值与真实值
3、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：,相对误差：,引用误差：,测量结果的准确性。,测量仪器的精度等级。,最大引用误差：,2)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/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,3)量程,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,4）分辨率,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,5）信躁比,信号功率与噪声功率之比。信号电压与噪声电压之比。,
4、1.2 测试系统主要性能指标,第一章：测试技术理论基础,6）传递特性,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 测试系统主要性能指标,第一章：测试技术理论基础,7）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,1.3线性系统及其主要性质,线性系统/定常系统,第一章：测试技术理论基础,1）叠加性,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,2）比例性,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,3）微分特性,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,4）积分特性,若：
5、,则：,1.3线性系统及其主要性质,第一章：测试技术理论基础,5）频率保持特性,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,1.4静态传递特性及其主要参数,静态测量：,均为常量，不随时间变化而变化。,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,1)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,2）灵敏度,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
6、,第一章：测试技术理论基础,3）线性度,标定曲线和理想曲线的接近程度。,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,4）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。,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,1.5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,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,令：,传递函数,1）H(s)与输入无关；2）H(s)只反
7、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,2）系统的串联和并联,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,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,当输入一系列正弦波，只考虑稳态（），则传递函数：,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：测试技术理论基础,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,4）一阶系统,灵敏度s,时间常数,令：,传递函数：,1.5动态传递特性及其测
8、定,第一章：测试技术理论基础,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,。.,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,5）二阶系统,令：,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,令：,系统固有频率,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,频率响应函数：,幅频特性：,相频特性：,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,6）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,6）
9、测定方法,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，当：,=1,二阶系统,6）测定方法,阶跃函数法,1.5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：,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,二阶系统,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,在,出现峰值M1可得：,则，,Mi,Mi+n,ti,ti+n,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,7）不失真传递,1.5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,A0,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,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,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,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。,输入阻抗Z：,（功率）,越大越好,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,9）测量系统的抗干扰,1.5动态传递特性及其测定,第一章：测试技术理论基础,(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。,
