安全检测技术实验

图 1-1 爆破测震工作原理示意图 评定爆破对周围结构物的影响是以爆破振动速度大小来衡量的，爆破振动速度与地形、地质条 件及药量直接关联，目前普遍采用萨道夫斯基公式进行爆破控制设计，该方程中的特征系数Ｋ、α 是与现场地形、地质条件等因素相关的系数，很多试验研究及工程实践经验给出了Ｋ、α的取值范 围及取值方法，但具体到每个特定条件下的Ｋ、α值会有很大不同，从而使爆破设计结果与实际出 现很大的偏差，为此采用小药量现场试验测试方法获得实测数据，通过数值分析方法确定Ｋ、α取 值，获得修正的药量方程，以此指导爆破设计及施工。 通过对现场监测与爆破地震速度的测试分析，指导调整隧道施工装药参数，降低循环掘进进尺 和单次爆破药量，达到控制爆破地震对地面建（构）筑物的破坏与损伤作用，确保民房群安全。 爆破地震波传播质点振动最大速度计算的经验公式
3、影像移动式读数显微镜：在物镜与分划板之间，加入可动光学元件（例如平面平行玻璃、光 楔玻璃或补偿透镜等）。当移动这类光学元件时，线纹尺的线纹象出会移动，在线纹像与固定分划板 上的双刻线对准后，即可分别从固定分划板和可动分划板上读出十分位和百分位、千分位的数值。
将线纹尺刻度通过物镜放大后投影到影屏上，并利用分划板和微动装置细分、读数的部件叫光 学读数头。它可减轻人眼在瞄准和读数时的疲劳，其分度值有 10 微米、2 微米和 1 微米几种。
IDTS 3850 爆破振动记录仪具有轻便灵巧、抗振、抗电磁干扰、低噪声、高可靠性等特性，可 满足下列场合的特殊测试要求：
● 爆破、辐射、腐蚀等人员无法在场的危险测量环境； ● 水下、地下、电磁干扰等信号难以长线传输的场合； ● 远离供电源的测量环境； ● 高速运动的物体中； ● 现场测试点多而分散的场合。 IDTS 3850 爆破振动记录仪在公路、铁道、隧道、桥梁、采矿、地质勘探、水利水电工程爆破 和国防科研中，有很大的引用价值。
六. 实验报告要求
1、简述实验目的和原理。 2、根据实验原理和要求整理本实验的设计原理图。 3、整理和分析实验中得到的震动信号的数据，并分析其结果。
七. 思考题
1、爆破震动信号属于哪种信号？通常选用哪种传感器来测量？ 2、爆破震动自记仪参数设置时，应注意哪些事项？
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通道数
4ch/台
采样长度
分段模式每通道 16Ksa/段，单段模式共为 128Ksa/段
最大采样速 率
200Ksps，共分 9 档
A/D 精度
12bit 分辨率
直流精度
误差小于 0.5%
段数
可分八段测量 16Ksa×8 段，也可设为一段模式 128Ksa×1 段
输入带宽
0Hz-40KHz
量程
±0.4V(1.5cm/s)，±2V(6.6cm/s)，±20V(66cm/s)，分 3 档可调
图 1-2 IDTS 3850 爆破振动记录仪工作示意图 仪器特性： ● 体积小，便于携带；单键操作，快速使用；方便易学； ● 防冲击金属盒设计，直接与传感器相连，现场无需布线，即装即用； ● 4 节 5 号电池供电，可连续工作 30 小时以上；内部备用电池确保记录数据长期安 全存储； ● 分辨率高，最小分辨振动达到 0.0016cm/s，读数精度达到 0.5%，能有效监测远 离爆破源的振动信号； ● 信号存储分为八段，可自动记录八次爆破波形；也可将八段组合为一段使用； ● 多振动事件自动触发记录，内置时钟，记录振动发生时刻；
拨动采集开关从右向左，红灯亮开始采集数据；当信号达到触发电平，红灯和绿灯同时亮。在 这期间，仪器进行数据的记录。采样率越高，采样时间就越短，红灯和绿灯同时亮的持续时间也就 越短。采集完足够数据，绿灯熄灭红灯亮表示此段采集结束。设置为八段自动采集状态，红灯灭绿 灯亮表示整个采集过程结束。可及时对数据进行处理，也可关掉仪器电源，待需要时再取出数据进 行分析； (2) 采集结束
实验一 混凝土裂缝宽度检测实验
一、实验目的
通过本实验了解并掌握读数显微镜的工作原理与构造，初步掌握 WYSK-40 型裂缝宽度测试仪 的操作方法；掌握利用读数显微镜对混凝土裂缝宽度进行检测。
二、实验原理
裂缝宽度可采用裂缝读数显微镜或裂缝宽度测试仪器检测。读数显微镜是光学精密机械仪器中 的一种读数装置，适用于精确测量，是利用显微镜光学系统对线纹尺的分度进行放大、细分和读数 的长度测量工具。它常被用作比长仪、测长机和工具显微镜等的读数部件，也可单独用于测量较小 的尺寸，例如线纹间距、硬度测试中的压痕直径、裂缝和小孔直径等。其分度值有10微米、1微米和 0.5微米几种。
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● 触发电平为满量程 1%～99%的触发值设置，最小振动触发信号为 0.026cm/S，可 确保事件捉万无一失； ● 三维振动同步记录，三矢量合成分析，萨道夫斯基公式回归和安全判据分析； ● 多种爆破参数设置和振动信号分析，所见即所得的打印测试报告； ● 新添加仪器与传感器连接状态的测试功能，确保传感器连接可靠性； ● 串口通讯速度 56Kbps，通过软件实现仪器参数设置。 主要技术指标：
本段采集结束后，若是连续采集模式则自动采集下一次事件直到所有段全部采集完毕；若是手 动采集模式，则须重复2(1)数据采集。
五. 研究性实验设计要求
1、根据不同测试任务实验小组自行设计出相应的测试方案，并完成测试系统选择、参数设置， 及相应传感器类型、数量的配置和分局设计；
2、在数据处理与波形分析方面进行创新。
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把电源开关从右向左拨动，这时绿灯亮，采集开关置于左，仪器处于采集状态；采集开关置于 右，红灯亮，绿灯灭，爆破振动记录仪处于测试状态； (4) 测试状态用手敲击传感器，绿灯和红灯同时亮表示线路正常。测试状态的作用是在未采集前， 检测仪器和传感器连接是否正常或仪器是否正常工作，为下一步数据采集工作做准备（注意：此时 仪器并未记录数据）。 2 信号的采集 (1) 数据采集
α
V = K (3 Q / R)
式中：V — 质点振动的最大速度 cm/s（即表示地震安全速度）；R—表示测点与爆心的距离(m)； Q—表示炸药量，微差爆破时为最大一段药量（kg）；K—表示与爆破地点、地形、地质等条件有关
的系数；α —表示爆破地震波随距离增加而衰减的系数。
2. IDTS 3850 爆破震动自记仪简介 成都中科动态仪器有限公司生产的IDTS 3850爆破振动记录仪。该仪器主要用于对地震波、机械 振动和各种冲击信号进行记录、数据分析、结果输出、显示打印、数据存储而设计的便携式仪器。
三. 实验仪器和设备
WYSK-40 型裂缝宽度测试仪 1 台
裂缝宽度读数显微镜 测量范围：0~4 mm，精度：0.05 mm
四. 实验步骤及内容
1、实验内容 检测混凝土结构表面的裂缝宽度。
2、仪器使用方法与实验步骤 读数显微镜是用来测量微小距离或微小距离变化的。其构造分为机械部分和光具部分是一个长 焦显微镜，装在一个由丝杆带动的滑动如上，这个滑动台连同显微镜可以按不同方向安装。读数显 微镜的量程一般为几个厘米，最小分度值为 0.001 厘米。常见的一种读数显微镜的机械部分是根据 螺旋测微器原理制造的，一个与螺距为 1 毫米的丝杆联动的刻度圆盘上有关 100 个等分格。因此， 它的分度值是 0.001 厘米。还有一种类型是用带 0.01 毫米标尺的测量目镜来测量微小位移。 读数显微镜的操作步骤： （1）将读数显微镜适当安装，对准待测物，将待测裂缝置于防护罩中心。
读数显微镜工作原理图 按细分的原理不同，读数显微镜通常分为直读式、标线移动式和影像移动式 3 种。 1、直读式读数显微镜：线纹尺上的刻度经物镜局部放大后成象于分划板上，如线纹间距为 1 毫 米，放大至与分划板上 100 个分度的距离相等，通过目镜（放大）即可读出 0.01 毫米的分度值。
2、标线移动式读数显微镜：测量时转动微动手轮，使可动分划板上的双刻线与线纹尺线纹像对 准，从读数鼓轮或其他读数机构读出百分位数和千分位数，从可动分划板上读出十分位数。为了避 免微动手轮上的精密螺纹(或其他微动机构)磨损，有的显微镜把可动分划板上的双刻线制成双阿基 米德螺旋线（图中 c）。双阿基米德螺旋线的螺距等于 1/10 线纹尺线纹间距乘以物镜放大倍数，而 在其内圈又刻有 100 个等分分度，所以在它对准线纹像后，即可从固定分划板上读出十分位数、从 可动分划板上读出百分位数和千分位数。
触发方式
内触发 上升沿，下降沿触发；触发电平分为 256 级可调
触发延时
负延时 4K、8K、12K 采样点
输入阻抗
数据输出格 式
软件 通信接口 外部尺寸
重量 供电
100KΩ/20pF 自定义开放的数据格式，同时支持文本文件输出
配全中文界面软件支持 Win95/98、WINDOWS2000/XP 系统 标准串行 RS-232 接口 15cm*11cm*4.5cm 0.8kg
4 节 5 号电池，外接直流电源
三. 实验仪器和设备
1、计算机 1 台 2、IDTS 3850 爆破震动自记仪 10台 3、速度传感器 30个 4、IDTS 3850 Seismograph 软件 1套 5、数据线 10条 6、电池 20对
四. 实验步骤及内容
1、采集前的准备工作 (1) 首先通过PC 机设置仪器参数，如不设置则系统默认为上一次的设置； (2) 将传感器的信号输出端与仪器后面板的Q9 信号输入端连接； (3) 开关设置
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实验二 爆破震动检（监）测实验
一、实验目的
通过本实验了解并掌握爆破震动检（监）的基本方法，掌握爆破震动测试系统基本组成与工作 原理；掌握现场爆破震动测试的一般工作内容、系统准备及布线方式；掌握测试数据处理方法和波 形分析方法。
二、实验原理
1. 爆破震动检（监）测原理 工程爆破引起的地震危及周围建筑物、构筑物和附近村庄民房的安全。为了保证在工程爆破过 程中不会对周围已有建（构）筑物（如房屋、河堤、大坝等）产生破坏影响，特别是为了重点保护 旧建筑或抗震性差的建筑不受破坏。爆破施工过程中必须对地面建（构）筑物进行安全监测工作， 以保施工期这些建（构）筑物安全，并根据监测结果调整爆破参数。图 1-1 为爆破测震工作原理示 意图。
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它直接与压力、速度、加速度等各种传感器相连，并将模拟电压量转换为数字量进行存储，经 自身的RS232串行口和笔记本电脑（或台式电脑）通讯，由计算机进行波形显示、谱图显示、波形 的各种特征参数及测试结果的表格显示、存盘和打印等。
传统爆破测试工作量大、测试方式较落后、现场布线困难、数据处理较复杂。而采用IDTS 3850 爆破振动记录仪，只需将传感器和仪器共同放置于振动测试点，爆破后用RS232数据线与计算机相 连，便可读出整个爆破过程的振动信号，并对其进行分析处理给出测试报告。
裂缝宽度检测数据表
裂缝号 检测仪器 1
检测次数
2
来自百度文库
3
4
宽度平均值
5
（mm）
裂缝 1
裂缝 2
裂缝 3
裂缝 4
五. 实验报告要求
1、简述实验目的和原理。 2、根据实验原理和要求整理本实验的设计原理图。 3、整理和分析实验中得到的数据，并分析其检测结果。
六. 思考题
1、用读数显微镜检测混凝土表面裂缝宽度时，怎样减少其测量误差？ 2、直读式显微镜有哪些优缺点？
裂缝宽度检测 3、混凝土裂缝宽度检测及数据处理 标准裂缝的边界是黑白分明、边界明确的，但混凝土裂缝并非黑白分明，其边界是灰度渐变的， 裂缝宽度本身不具有明确的真值，人眼读数也只能是约定真值，考虑到人眼读数的离散性，因此可 以用多次人眼读数的平均值为约定真值对裂缝宽度测试仪进行测量精度验证。 下表为在混凝土裂缝同一位置上用读数显微镜检测结果。
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（2）把眼睛对准目镜，调节调焦齿轮（即调节显微镜的目镜），以清楚地看到叉丝（或标尺）。
（3）调节显微镜的聚集情况或移动整个仪器，使待测物成像清楚，并消除视差，即眼睛上下移 动时，看到叉丝与待测物成像清楚；并清除视差，即眼睛上下移动时，看到叉丝与待测物成的像之 间无相对移动。
（4）先让叉丝对准待测裂缝左边缘上一点（或一条线）A，待测裂缝左边缘上一点（或一条线） B 所对准的读数，即为 AB 之间的距离（裂缝宽度）。