地下工程测试(复习题)

工程测试技术复习题

题型：名词解释、填空、选择、简答、论述

第一章测试技术的理论基础

1、测试系统的组成?

答：荷载系统、测量系统、信号处理系统、显示和记录系统。

2、当代测试技术的功用?

答：(1) 各种参数的测定； (2) 自动化过程中参数的反馈、调节和自控；

(3) 现场实时检测和监控； (4) 试验过程中的参数测量和分析。

3、精度?灵敏度?分辨率？测试系统的主要性能指标?

答：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。

测试系统的精度是指测试系统给出的指示值和被测量的真值的接近程度。

稳定性是由于仪器中随机性变动、周期性变动、漂移等引起的示值变化。

测量范围（量程）：系统在正常工作时所能测量的最大量值范围。

测试系统的分辨率是指系统可能检测到的被测量的最小变化值，也叫灵敏阈(yu)。一般来说，分辨率的数值越小越好。位移传感器的分辨率为0.5um。

传递特性是表示测量系统输入与输出对应关系的性能.

4、什么叫线性系统，并叙述其主要特性?

答：理想的测试系统，应该具有确定的输入输出关系, 其中以输出与输入成线性关系时为最佳，即应是一个线性时不变系统。线性系统的主要特性：(1)叠加性和比例性(2)微分特性(3)积分特性(4)频率保持特性5、测试系统的主要静态参数?

答：测试系统静态参数主要有灵敏度、线性度(直线度)、回程误差(滞迟性)。线性系统，灵敏度s为常数；非线性系统，灵敏度s为系统特性曲线的斜率。

6、测试系统选择的原则?

答：根本原则：测试的目的和要求。技术上合理、经济上节约。

◎灵敏度高，能测到微小变化，测量范围窄，稳定性差。

◎准确度(精度)测量结果与真值的一致程度，一般选同等准确度仪器，条件有限时应前高后低。

◎响应特性所测频率范围内不失真，延迟愈短愈好，输出紧跟输入变化。

◎线性范围：线性范围内工作，保证测量准确度。

◎稳定性：输出随时间保持不变的能力。

◎测量方式：接触与非接触、机械与电测，在线与非在线。

◎各特性参数之间的配合（匹配性）：多环节组成的系统，总灵敏度取决于各环节灵敏度，连接形式，灵敏度与量程范围是密切相关的。

总之，在组成测试系统时，应充分考虑各特性参数之间的关系。除上述必须考虑的因素外，还应尽量兼顾体积小、重量轻、结构简单、易于维修、价格便宜、便于携带、通用化和标准化等一系列因素。

第二章传感器

7、应力计和应变计的主要原理?

答:两者的主要区别——测试敏感元件与被测物体的相对刚度的差异。

①如果弹簧元件比系统刚硬很多，则P力的绝大部分就由元件来承担，因此，元件弹簧所受的压力与P力近乎相等，在这种情况下，该弹簧元件适合于做应力计。

②如果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，因此，元件弹簧的变形与系统的变形近乎相等，在这种情况下，该弹簧元件适合于做应变计。

8、传感器的分类?传感器使用的一般要求? 压电效应?匹配误差?标定曲线?

答：①按变换原理分：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、压磁式传感器、光电式传感器、钢弦式传感器②按被测量物理量分：位移传感器、压力传感器、速度传感器、加速度传感器

使用要求：（1）输出与输入之间成比例关系，直线性好，灵敏度高；（2）滞后、漂移误差小；（3）动态特性良好；（4）功耗小；（5）不因其接入而使测试对象受到影响；负载效应（6）抗干扰能力强，即受被测量之外的量的影响小；（7）重复性好，有互换性；（8）抗腐蚀性好，能长期使用；（9）容易维修和校准。

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，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称为压电效应。

匹配误差：在固体介质（如岩石）中测量时，由于传感器与介质的变形特性不同，且介质变形特性往往呈非线性，因此，不可避免的破坏了介质的原始应力场，引起了应力的重分布，这样，作用在传感器上的应力与未放入传感器时该点的应力是不相同的，这种情况称为不匹配，由此引起的测量误差叫做匹配误差。标定曲线：传感器的标定，就是通过试验建立传感器输入量与输出量之间的关系，即求取传感器的输出特性曲线，又称标定曲线。

9、电阻应变片的工作原理? 类型?

答：工作原理是基于电阻应变效应，其结构通常由应变片、弹性元件和其它附件组成。在被测拉压力的作用下，弹性元件产生变形，贴在弹性元件上的应变片产生一定的应变，由应变仪读出读数，再根据事先标定的应变-力对应关系，即可得到被测力的数值。

类型：◎测力传感器◎位移传感器◎压强传感器（液压传感器）◎压力盒（压力传感器）

第三章电阻应变测量技术

10 、应变片选用的基本原则?应变片灵敏系数?应变片横向效应?

答：应变片的选用原则：

◎按工作环境选用——温度、湿度（胶基应变片）；

◎按被测的材料性质选用——弹模高的均质体，基长较小；粗晶粒岩石和混凝土等非均质体，选用基长较长的应变片（颗粒粒径4倍以上）

◎按被测试件的受力状态和应变性质选用——应变梯度（大小）、长期观测（胶基片、箔式）、动/静态观测（疲劳寿命应变片、温度自补偿片）、应变性质（平面应变-应变花）；

◎按测量精度选用——一般测量（纸基片）、高精度测量（胶基片）。尽量选用工作电阻为120Ω的应变片。应变片灵敏系数（即灵敏度）k定义为：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线与应力方向平行时，应变片电阻值的相对变化与沿其纵向的应变εx之比值。即k=△R/R/εx.

应变片横向效应：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。

11 、直流电桥的工作原理? 零点漂移?蠕变?机械滞后量?

答：电桥重要特性：加减特性—相邻桥臂的应变极性一致（即同为拉应变或同为压应变）时，输出电压为两者之差；极性不一致（即一为拉应变，一为压应变）时，输出电压为两者之和。——该特性可以提高电桥的灵敏度、对稳定影响予以补偿、从复杂受力的试件上测取某外力因素引起的应变等。所以它是在构件上布片和接桥时遵循的基本准则之一。

零点漂移P（简称零漂）：指在温度恒定，被测试件在不受力地情况下，试件上的应变片的指示应变随时间的变化。

蠕变θ：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。

机械滞后量Zf：在恒定温度下，对贴有应变片的试件进行加卸载试验，对各应力水平下应变片加卸载时所指示的应变量的最大差值作为该批应变片的机械滞后量Zf.

12 、在应变应力测量时，布片和接桥的一般原则?

答：组成测量电桥的方法有：半桥接法、全桥接法。

◎首先考虑应力集中区和边界上的危险点，选择主应变最大、最能反映其力学规律的点贴片；

◎利用结构对称性布点，利用应变电桥的加减性，合理选择贴片位置、方位和组桥方式，可达到稳定补偿、提高灵敏度、降低非线性误差和消除其它影响因素的目的；