巖土工程測試技術(shù)一課件

1、巖土工程測試技術(shù)一1巖土工程測試技術(shù)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院巖土工程測試技術(shù)一2緒論 測試技術(shù)是實驗科學(xué)的一部分，主要研究各種物理量的測量原理和測量信號的分析處理方法。測試技術(shù)的基本概念 測試技術(shù)是進行各種科學(xué)實驗研究和生產(chǎn)過程參數(shù)檢測等必不可少的手段，它起著類似人的感覺器官的作用。通過測試可以揭示事物的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，從而去利用它和改造它，推動科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷史表明，科學(xué)上很多新的發(fā)現(xiàn)和突破都是以測試為基礎(chǔ)的。同時，其它領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步又為測試提供了新的方法和裝備，促進了測試技術(shù)的發(fā)展。 巖土工程測試技術(shù)一3緒論 熟悉掌握巖土工程測試原理和技術(shù)，提高測試技能和實驗研究能

2、力，增強試驗設(shè)計和監(jiān)測方案制定的實際動手能力。目的巖土工程測試技術(shù)一4模型及參數(shù)選擇力學(xué)計算修改參數(shù)、模型反分析地質(zhì)調(diào)查巖土力學(xué)試驗設(shè)計施工竣工圍巖分類工程類比專家系統(tǒng)測試/監(jiān)測理論方法經(jīng)驗方法重要性巖土工程測試技術(shù)一5課程體系o第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)o第二章：電阻應(yīng)變測試技術(shù)o第三章：模式實驗理論及方法o第四章：聲波測試技術(shù)與聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)o第五章：地下工程中的無損檢測技術(shù)巖土工程測試技術(shù)一61.1 結(jié)構(gòu)組成第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)玻璃管溫度計 軸承故障檢測儀巖土工程測試技術(shù)一71.1 結(jié)構(gòu)組成第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)系統(tǒng)輸入輸出2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測量，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的

3、輸入量。3)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計系統(tǒng)的輸出量。1)當(dāng)輸入、輸出能夠測量時(已知)，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。巖土工程測試技術(shù)一81.2 測試系統(tǒng)主要性能指標o我們構(gòu)建/購買一個測試系統(tǒng)應(yīng)考慮哪些問題？第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一91）精度和誤差精度：系統(tǒng)測量值與真實值的接近程度。 用誤差來表示精度的高低。第一章：測試系統(tǒng)絕對誤差：0axx相對誤差：0axx引用誤差：myxx測量結(jié)果的準確性。測量儀器的精度等級。最大引用誤差：myxxmax巖土工程測試技術(shù)一102)穩(wěn)定性時間穩(wěn)定性環(huán)境穩(wěn)定性穩(wěn)定度影響系數(shù)溫度影響系數(shù)壓力影響系數(shù)電壓影響系數(shù)濕度影響系數(shù)單位

4、/時間1.2 測試系統(tǒng)主要性能指標第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一113)量程o系統(tǒng)正常工作時所能測量的最大值范圍。1.2 測試系統(tǒng)主要性能指標第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一124）分辨率o系統(tǒng)可能檢測到的被測量的最小變化值。1.2 測試系統(tǒng)主要性能指標第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一135）信躁比o信號功率與噪聲功率之比。o信號電壓與噪聲電壓之比。)(lg20lg10dbvvnnsnrnsns1.2 測試系統(tǒng)主要性能指標第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一146）傳遞特性o系統(tǒng)輸入與輸出對應(yīng)關(guān)系的性能。動態(tài)測試靜態(tài)測試傳遞特性動態(tài)傳遞特性1.2 測試系統(tǒng)

5、主要性能指標第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一157）其它第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)1.2 測試系統(tǒng)主要性能指標巖土工程測試技術(shù)一161.3線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)h(t)輸入/激勵x(t)輸出/響應(yīng)y(t)測試系統(tǒng)的傳遞特性/轉(zhuǎn)換特性)()()()()()()()(0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdbtyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn線性系統(tǒng)/定常系統(tǒng)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一171）疊加性)()(11tytx)()(22tytx)()()()(2121tytytxtx若：，則：1.3線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)第一章：測試

6、技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一182）比例性)()(tytx)()(taytax若：則：1.3線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一193）微分特性)()(tytxdttdydttdx)()(若：則：1.3線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一204）積分特性)()(tytxdttydttxtt00)()(若：則：1.3線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一215）頻率保持特性)sin()(tatx)sin()(tbty若：則：1.3線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一221.4靜態(tài)傳遞特性及其主

7、要參數(shù))()(tytx，靜態(tài)測量：均為常量，不隨時間變化而變化。sxxbay00那么：靜態(tài)傳遞特性方程（靜態(tài)方程）標定因子第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一231)標定曲線標定方法：用系列高出標定系統(tǒng)精度一個數(shù)量級的標準信號輸入，測出相 應(yīng)的輸出，用數(shù)學(xué)方法擬合出輸入輸出曲線（標定曲線）。1.4靜態(tài)傳遞特性及其主要參數(shù)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一242）靈敏度xys單位？當(dāng)測試裝置的輸入x有一增量x，引起輸出y發(fā)生相應(yīng)的變化y時: 1.4靜態(tài)傳遞特性及其主要參數(shù)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一253）線性度標定曲線和理想曲線的接近程度。%100abf1.4靜態(tài)傳

8、遞特性及其主要參數(shù)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一264）回程誤差 相同測試條件下和全量程范圍內(nèi)，輸入由小增大再由大減小的行程中，對于同一輸入值所得到的2個輸出值之間的最大差值與量程的比值。%100maxahh1.4靜態(tài)傳遞特性及其主要參數(shù)第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一271.5動態(tài)傳遞特性及其測定動態(tài)測量：輸入輸出隨時間變化而變化。時間響應(yīng)頻率響應(yīng)時間域、頻率域第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一28h(t)輸入/激勵x(t)輸出/響應(yīng)y(t)測試系統(tǒng)的傳遞特性/轉(zhuǎn)換特性)()()()()()()()(0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdb

9、tyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn線性系統(tǒng)/定常系統(tǒng)1）傳遞函數(shù)1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一29)()()()(01110111sxbsbsbsbsyasasasammmmnnnn01110111)()()(asasasabsbsbsbsxsyshnnnnmmmm令：傳遞函數(shù)1）h(s)與輸入無關(guān)；2）h(s)只反映系統(tǒng)的響應(yīng)特性與具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一302）系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián))()()()()()()()()(21shshsxszszsysxsyshnii

10、shsh1)()(n個串聯(lián)：串聯(lián)：1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一31)()()()()()()()(2121shshsxsysysxsyshniishsh1)()(n個并聯(lián)：并聯(lián)：1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一32js001110111)()()()()()()()()()(ajajajabjbjbjbjxjyjhshnnnnmmmm當(dāng)輸入一系列正弦波，只考慮穩(wěn)態(tài)（ ），則傳遞函數(shù)：00)()()()(dtetxjxdtetyjytjtj傅立葉變換稱為頻率相應(yīng)函數(shù)。3）頻率響應(yīng)函數(shù)1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試

11、技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一33)()()(jqpjh)()()()(22qpjha)()(arctan)()(pqjh幅頻特性：相頻特性：幅頻特性曲線相頻特性曲線1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一344）一階系統(tǒng))()()(001txbtyadttdya)()()(0001txabtydttdyaa靈敏度s時間常數(shù)令：100ab傳遞函數(shù)：1111)()()(01ssaasxsysh1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一3522221111)1)(1(111)()()(jjjjxyh2222222211)1()11()()( h

12、a)arctan()arctan(111arctan)(2222頻率響應(yīng)函數(shù)：幅頻特性：相頻特性：低通特性1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一36。. 1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一375）二階系統(tǒng))()()()(001222txbtyadttdyadttyda)()()()(00012202txabtytyaadttydaa100ab令：傳遞函數(shù)：11)()()(01202saasaasxsysh1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一3820aan2012aaa2222)(nnnsssh令：系

13、統(tǒng)固有頻率系統(tǒng)阻尼系數(shù)1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一39nnjxyh2)(11)()()(22222)(4)(1 1)()(nnha頻率響應(yīng)函數(shù)：幅頻特性：相頻特性：2)(12arctan)(nn1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一401.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一416）測定方法頻率響應(yīng)法 1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一426）測定方法2121ra2222)(4)(1 1)()(nnha第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)一階系統(tǒng)，由一階系統(tǒng)的幅頻特性公式可知

14、，當(dāng)： a()=0.707=1=1 二階系統(tǒng)221n巖土工程測試技術(shù)一436）測定方法0100)(tttustulsx1)()(sssxshsy111)()()(階躍函數(shù)法tesslsylty1) 1(1)()(111.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)一階系統(tǒng)：巖土工程測試技術(shù)一44tety1)(tety)(1/)(1lntty1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一45二階系統(tǒng))1arctan1sin(11)(222tetyntn1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一46在2dt211 em21dn出現(xiàn)峰值m1可得：則，

15、mimi+ntiti+ndinitt2212lnnmmnii1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一477）不失真?zhèn)鬟f)()(00ttxaty0)()(dtetxxtj)()()(00000xeadtetxxaytjtj00)()()(tjeaxyh1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)波形不失真復(fù)現(xiàn) 巖土工程測試技術(shù)一4800)()()(tjeaxyh0)(aa0)(ta01.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一49信號中不同頻率成分通過測量系統(tǒng)后的輸出1.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一501.5動態(tài)傳遞特性及其測定第一章：測試技術(shù)理論基礎(chǔ)巖土工程測試技術(shù)一518）測試系統(tǒng)的負載效應(yīng)21iiqqz pqqii21 測