現(xiàn)代道路交通測(cè)試技術(shù)試題B答案

1、現(xiàn)代道路交通測(cè)試技術(shù) 試題 B 答案一、求正弦信號(hào) =A 的均值、均方值和均方根值 答：因?yàn)樾盘?hào)的均值、均方值和均方根值與初始相位沒有關(guān)系，所以設(shè)信號(hào)為 x(t) Asin( t) 。T/2均值為 Asin( t)dt ，其中 2 f 2 /T ，將其帶入積分中可求出均值為 0。均方值為1 T /22T1 T/2(Asin t)2dt ，其中2 /T ，將其帶入積分可求出均方值為A22均方根值為將均方值開平方，所以其結(jié)果為2解：由題意頻譜函數(shù)：x( ) = - x(t)ej tdt/21 je j tdte j t/2/2/21 ej /2 e j /2j2sin2sin /2/2頻譜函數(shù)虛部

2、為 0，故相頻譜為 0；X(0)= lim x( ) lim sin /20 0 /2)時(shí) X ( )=0 故幅頻譜圖如下：三解：因?yàn)樾盘?hào)是周期信號(hào)，可以用一個(gè)共同周期內(nèi)的平均值代替整個(gè)歷程的平均值1T故： Rxy ( ) Tlim T 0 x(t)y(t )dt1 0 x0 sin( t )y0 sin (t ) dt T0 01 x0y0 cos()2四 參考答案： 令 SAM(t)= (t) cos0t, 則 SAM(t)的傅立葉變換為 SAM()=jt(t) cos 0t*e dt=1/2X( + 0)+X( -0)SAM(t) 的大致形狀為：頻譜 SAM() 的形狀為：若0m,則將會(huì)

3、出現(xiàn)頻域混疊現(xiàn)象，這樣就無法把相鄰的頻譜分開，也就不能恢 復(fù)原信號(hào)了。五 1試述瞬態(tài)瑞雷面波無損檢測(cè)基本原理及其相應(yīng)的測(cè)試技術(shù)要求。參考答案： 基本原理： 對(duì)于均勻的彈性半空間分層介質(zhì)， 其結(jié)構(gòu)表面受到瞬態(tài)沖 擊作用時(shí)， 將產(chǎn)生瞬態(tài)振動(dòng)。振動(dòng)組份中包括縱波、橫波和瑞雷波。在一次沖擊產(chǎn) 生的波能中，瑞雷波占 67%，即從一個(gè)振源向一個(gè)半無限介質(zhì)表面輻射的總能量的 三分之二形成瑞雷型表面波。 而縱波和橫波只占有少量能量； 并且在表面， 隨著波 傳播距離的增大其衰減比瑞雷面波大得多。 確切地說， 縱波和橫波引起的位移振幅 沿表面隨著距離的平方衰減， 而瑞雷面波是隨著距離的平方根而衰減， 因此， 在地

4、 基表面的瞬態(tài)振動(dòng)中， 瑞雷面波的衰減比縱波和橫波衰減慢得多， 瞬態(tài)表面波主要 是由瑞雷波組成。 我們通過一系列的關(guān)系可以得出， 利用瞬態(tài)瑞雷面波的傳播速度 和頻率可以確定不同介質(zhì)的穿透深度。技術(shù)要求： 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理、 儀表選型與安裝是否符合要求， 是保證 質(zhì)量檢測(cè)精度和可靠性的關(guān)鍵，對(duì)其各組成部分有相應(yīng)的技術(shù)要求。1）激振部分力錘的選擇 它是整套測(cè)量系統(tǒng)的前哨， 對(duì)路面沖擊信號(hào)的產(chǎn)生和沖擊響應(yīng)信號(hào)的正確檢取， 是 系統(tǒng)準(zhǔn)確測(cè)試的基本保證。 預(yù)先應(yīng)根據(jù)檢測(cè)深度做一些力錘沖擊試驗(yàn)， 以選擇合理 的力錘重量或合適材料的錘頭。 使瞬態(tài)沖擊施加于路面表面后， 能產(chǎn)生一組具有不 同頻率的瑞雷面波

5、在介質(zhì)中傳播。2）垂向檢波器的選型 垂向檢波器選用壓電式加速度傳感器。對(duì)于層狀路面結(jié)構(gòu)來說， 一般選擇小沖擊源作為振源， 使其產(chǎn)生具有豐富頻率的瑞 雷面波沿地表一定深度向四周傳播。 對(duì)于高頻短波長(zhǎng)的波來說， 選擇加速度傳感器， 因?yàn)樗哂蓄l率范圍寬， 對(duì)沖擊振動(dòng)的頻響特性好等特點(diǎn)。 如檢測(cè)像硅酸鹽、 水泥 混凝土和瀝青混凝土路面的剛性層狀體系時(shí)需要選擇加速度傳感器。速度、 位移傳感器一般不用作沖擊測(cè)量。 另外，正確選定壓電式加速度傳感器的型 號(hào)也是十分重要的 （必須考慮它的頻率范圍、 動(dòng)態(tài)范圍、 靈敏度等主要特征參數(shù)是 否符合測(cè)試精度要求） 。3）安裝位置的確定 測(cè)試前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)路面進(jìn)行調(diào)查，

6、確定檢測(cè)點(diǎn)，并合理布置。一般兩個(gè)垂向檢 波 器之間的距離應(yīng)視測(cè)試的路面深度而定， 通常應(yīng)使兩個(gè)間距大于路面深度的一半以 上，并且取振源到最近的傳感器的距離等于兩傳感器之間的距離。4）連接導(dǎo)線選擇儀器之間的連接導(dǎo)線應(yīng)盡量短， 且記不應(yīng)將各種導(dǎo)線混合使用， 盡量選擇相同線種， 且忌抖動(dòng)，以免引起現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不穩(wěn)定。2試述路基壓實(shí)度快速測(cè)定瞬態(tài)沖擊法測(cè)試原理。參考答案： 使用一個(gè)裝有力和加速度傳感器的錘， 以恒定的高度自由落下， 給路基 一個(gè)瞬態(tài)沖擊或者說給路基一個(gè)恒定的沖擊能量， 路基土越密實(shí)， 土體吸收的能量 就越少。 當(dāng)然反射回去的能量就越多， 傳感器檢測(cè)到的沖擊響應(yīng)信號(hào)就越大， 反之， 當(dāng)路基土

7、越松散，土體吸收的能量就越多，傳感器檢測(cè)到的沖擊響應(yīng)信號(hào)就越少， 傳感器檢測(cè)到?jīng)_擊響應(yīng)信號(hào)越小， 這個(gè)檢測(cè)到的力和加速度響應(yīng)信號(hào)通過放大、 濾 波峰值采樣、 A/D 轉(zhuǎn)換、信號(hào)分析和處理。得到路基土的壓實(shí)測(cè)量值，最后數(shù)字顯 示和打印輸出。六試述求傅立葉變換過程的一般步驟并繪圖說明。答：如果令 ，則有 ，與周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)相比較有： ； 。這表明：周期信號(hào)的頻譜就是與它相對(duì)應(yīng) 的非周期信號(hào)頻譜的樣本。根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)表示：，當(dāng)時(shí) ， ， ， ，。于是有：此式表明，非周期信號(hào)可以分解成無數(shù)多個(gè)頻率連續(xù)分布的振幅為 的復(fù)指數(shù)信號(hào)之和。由于具有頻譜隨頻率分布的物理含義， 因而稱為頻譜密度函數(shù)， 與就

8、構(gòu)成了一對(duì)傅里葉變換式。下面矩形脈沖為例說明傅立葉變換的過程：矩形脈沖（圖 1 所示）為：其傅立葉變換為如下所示：。得 頻譜圖（圖 2 所示）為：圖2圖1七：工作原理由發(fā)射源發(fā)出的電磁波， 大部分經(jīng)微波網(wǎng)絡(luò)天線發(fā)射出去， 一小部分又發(fā)射源泄漏至 混頻器，反射信號(hào)只能沿著微波網(wǎng)絡(luò)到混頻器，不能進(jìn)入體效應(yīng)振蕩器。接收的反射波在 混頻器中與來自振蕩器泄漏過來的少部分發(fā)射波進(jìn)行混頻， 混頻的結(jié)果就得到了這兩個(gè)頻 率的差值即多譜勒頻移，又叫多譜勒頻率。根據(jù)多譜勒效應(yīng) , 當(dāng)發(fā)射波的波速遇到運(yùn)動(dòng)物體返回時(shí) , 其回波有下面的關(guān)系成立2CVR f0(1)式中: f o為反射信號(hào)的頻率。fo 為微波源產(chǎn)生的發(fā)

9、射頻率。VR 為運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度分量。從(1) 式中可以看出 , 接收到的反射信號(hào)頻率f o是由兩項(xiàng)組成的。第一項(xiàng)是由微波源產(chǎn)生的發(fā)射頻率 , 第二項(xiàng)是由物體運(yùn)動(dòng)引起反射信號(hào)的多譜勒頻移。當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體駛近微波源時(shí) , VR 為正 , 當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體遠(yuǎn)離微波源時(shí) , VR 為負(fù) ,C 為電磁波在空間的傳播速度 , 可 將 (1) 式表示成如下形式 :fd(2)將 f d稱為多譜勒頻移又叫多譜勒頻率 ,由(2) 可求得 :VRC(3)由于 C 和 fo是已知量 ,顯然運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度 VR與 fd成正比 ,即測(cè)得 fd就可求得目標(biāo)運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度 VR 。上面的假定當(dāng)微波源處于靜止不動(dòng)， 而物體相

10、對(duì)微波源移動(dòng)時(shí)的情形； 反之， 當(dāng)物體靜止不動(dòng)，而微波源相對(duì)于物體移動(dòng)時(shí)，上面的結(jié)論也是成立的。也就是說，只要兩者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多譜勒效應(yīng)就發(fā)生。采用測(cè)頻原理測(cè)量速度的方法：我們可以通過設(shè)置可編程定時(shí)、 計(jì)數(shù)器 8253 的時(shí)間常數(shù)， 并將 8253 的輸出端連接 到單片機(jī)的外部中斷上， 程序通過檢測(cè)中斷信號(hào)對(duì)定時(shí)、 計(jì)數(shù)器 8253 發(fā)出相應(yīng)的控制命 令(如設(shè)置為 100ms中斷一次)，然后計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)的單位時(shí)間內(nèi)記錄的多譜勒信號(hào)脈沖個(gè) 數(shù)，即可換算出相應(yīng)的車速值。采用測(cè)頻的方法測(cè)量速度，在標(biāo)準(zhǔn)的單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得的 脈沖數(shù)越多，精度就越高，適用于高速測(cè)量。而在低速測(cè)量時(shí)，由于在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得 的脈沖數(shù)量少，誤差較大，多采用測(cè)周期的方法來測(cè)速。采用測(cè)頻原理測(cè)量速度的方法圖譜采用測(cè)周期原理測(cè)速的方法：可以利用單片機(jī)內(nèi)的震蕩信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖，然后測(cè)出在待測(cè)多普勒信號(hào)的一個(gè)脈沖周期內(nèi)有多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖，即可換算出車速。該方法適用于低速測(cè)量。采用測(cè)周期原理測(cè)速的方法圖譜d1 =vRf /2=2*10.575*09109*60/3600*3*8510 *10 =1200HZTd1 = 11=s1200d1所以 xt100 個(gè)脈沖。因?yàn)闇y(cè)量誤差小于 1%，所以它的門