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岩土工程监测
主要内容
绪论
测试技术基础知识
岩土的原位测试技术
基坑工程和最终评判
展望：
1、取样技术标准化
2、新仪器新方法的开发
3、工程地球物理探测
4、现场测试、室内试验、理论预测和数值反分析及其再预测的有机结合与循环
第二章 测试技术基础知识
测试：信息采集，获取测试数据；以确定量值为目的的一系列操作。
测试系统：传感技术的实体，传感器与多台仪表的组合。
测试
将测试值与同种性质的标准量进行比较，确定被测试值对标准量的倍数。
测试系统
测试系统：传感器与测试仪表、变换装置等的有机组合。
传感器：感受被测试的大小并输出相对应的可用输出信号的器件或装置。
数据传输环节：传输数据。
数据处理环节：信号处理和变换。
数据显示环节：被测试信息变***感官能接受的形式，以完成监视、控制或分析的目的。
传感器的基本特性
传感器：敏感元件、转换元件和测试电路。
传感器性能评价：静态特性和动态特性。
静态特性：当被测量的各个值处于稳定状态时，传感器的输出值与输入值之间的关系数学表达式、曲线或数表。
动态特性：当被测量值随时间变化时，传感器的输出值与输入值之间关系的数学表达式、曲线或数表。
传感器的静态特性参数指标
主要指标：灵敏度、线性度（直线度）和回程误差（迟滞性）
灵敏度（Ｓ）：
稳态时传感器输出量Y和输入量X之比，或输出量Y的增量和输入量X的增量之比。
线性度（非线性误差）
传感器的输出-输入校准曲线与理论拟合曲线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比。
理想的传感器输出与输入呈线性关系。线性度是评价非线性程度的参数。
回程误差（迟滞性）
输入逐渐增加到某一值与输入逐渐减小到同一输入值时的输出值不相等，叫迟滞现象。
迟滞差：对于同一输入值所得到的两个输出值之间的最大差值hmax与量程A的比值的百分率。
分辨力：传感器能检测到的最小输入增量。在输入零点附近的分辨力称为阀值。
测量范围和量程：在允许误差限内，被测量值的下限与上限之间的范围。
重复性：传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得输出-输入曲线的不一致程度。
零漂：传感器在无输入或输入为另一值时，每隔一定时间，其输出值偏离原始值的最大偏差与满量程的百分比。
温漂：温度每升高1度，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比。
传感器的动态特性
通常根据正弦变化与阶跃变化两种标准输入来考察传感器的响应特性。
建立数学模型来分析和处理传感器的动态响应。
线性系统的动态响应，广泛使用的数学模型是普通线性常系数微分方程。
常用传感器的类型和工作原理
变换原理：电阻式、电容式、差动变压器式、光电式等。
被测量的物理量：位移传感器、压力传感器、速度传感器。
差动电阻式传感器（卡尔逊式仪器）
组成：两根弹性钢丝作为传感元件，一根受拉，一根受压。
钢丝特性之一
环境变量变化，钢丝电阻值反向变化，两个元件的电阻值比值，测出物理量的数值。
当钢丝受到拉力作用而产生弹性变形，其变形与电阻变化之间关系：
钢丝特性之二
钢丝电阻随其温度变化之间的近似线性关系：
工作原理：
仪器受力变形，钢丝电阻产生差动变化，一根受拉，电阻增加，一根受压，电阻减少，两个钢丝的串联电阻不变而电阻比R1/R2发生变化，得到钢丝电阻比值，就得到仪器的变形或应力；
温度改变时，钢丝电阻变化是同方向的，温度升高时，两根钢丝的电阻都减少。获得钢丝的串联电阻，就可求得仪器测点位置的稳定。
差动式应变计：
灵敏度较高，性能稳定，耐久性好
钢弦频率式传感器
组成：一根金属丝弦（高弹性弹簧钢、马氏不锈钢或钨钢）
工作原理：利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测各种物理量。
钢弦式仪器是根据钢弦张紧力与谐振频率成单值函数关系设计而成的；关系式如下：
压力盒计算公式
钢弦传感器的种类
钢弦式应变计、钢弦式土压力盒、钢筋应力计等。
特点
结构简单可靠，传感器的设计、制造、安装和调试方便。
不受接触电阻、外界电磁场影响，性能较稳定，耐久性能好。
监测仪器的选择和标定
监测仪器和元件的选择
岩土工程监测仪器的质量标准
监测仪器