中國礦業(yè)大學土木工程測試復習總結

1、中國礦業(yè)大學土木工程測試復習總結名詞解釋（1515 分）+ +填空（1515 分）+ +簡答（2525 分）+ +設計電路（2525 分）+ +計算（2020 分）第一章傳感器基礎1.1.電阻應變式傳感器工作原理：是根據電阻應變效應先將被測量轉換成應變，再將應變量轉換成電阻。2.2.電阻應變式傳感器按照被測物理量可分為：測力傳感器、位移傳感器、液壓傳感器、壓力 盒。3.3.常見的鋼弦式傳感器有：_ 鋼弦式壓力盒、鋼筋應力計、表面應變計、孔隙水壓力計等。_4.4.光纖的基本結構:纖芯、包層、涂敷層、護套?；咎匦?數(shù)值孔徑、光纖模式、光纖傳 輸損耗。5.5.電容式傳感器工作原理： 是以各種類型的

2、電容器作為傳感元件，將被測物理量或機械量轉 換為電容量的變化。6 6壓電式傳感器基本原理：利用壓電晶體的 壓電效應 （外力作用下激起晶體表面荷電的現(xiàn)象）。7 7壓磁式傳感器基本原理： 利用鐵磁材料的磁彈性物理效應，即當鐵磁材料受機械力作用后，在它的內部產生機械效應力，從而引起鐵磁材料的導磁系數(shù)發(fā)生變化，如果在鐵磁材料上有線圈，將引起鐵磁材料中磁通量發(fā)生變化，進而導致線圈上自感電勢或感應電勢變化，從而把力轉換成電信號。8.8.傳感器：能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。_簡答1 1）傳感器的基本組成：傳感器一般由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成，有時還 加上輔助

3、電源。 工作原理：通過敏感元件獲取外界信息并轉換為電信號，通過輸岀部分輸岀， 然后經過控制器分析處理。2 2） 鋼弦式傳感器工作原理：鋼弦內應力變化轉化為鋼弦固有振動頻率的變化。3 3） 鋼弦式傳感器的優(yōu)缺點： 主要優(yōu)點有：構造簡單、測試結果比較穩(wěn)定、受溫度影響小、 易于防潮，可用于長期觀測、在地下工程和巖土工程現(xiàn)場得到廣泛應用。主要缺點：靈敏度 受壓力盒尺寸的限制、不能用于動態(tài)測試。4 4）光纖傳光原理： 根據光的全反射原理，只要使光線射入光纖端面的光與光軸的夾角小于一定值，則入射到光纖纖芯和包層界面的角就滿足小于臨界角的條件，光線就射不出光纖的纖芯。光線在纖芯和包層的界面上不斷地產生全反射

4、而向前傳播，光就能從光纖的一端以光速傳播到另一端，這就是光纖傳光的基本原理。5 5）光線 BraggBragg 光柵傳感器的定義：基于光纖光柵的傳感過程是通過外界物理參量對光纖布拉格（BraggBragg ）波長的調制來獲取傳感信息的一種種波長調制型光纖傳感器。工作原理：P15P15特點：光纖光柵傳感器具有重量輕、抗電磁干擾、耐腐蝕、耐高溫等特點?？垢蓴_能力強； 傳感器探頭結構簡單，尺寸小；適應性強；測量結果具有良好的重復性；便于構成各種形式的光纖傳感網絡。第二章電阻應變測試技術填空、名詞解釋1 1應變片基本構造： 敏感柵、基底、粘接劑、蓋層、引線。2 2電阻應變片工作原理（電阻應變效應）：大

5、多數(shù)金屬絲在軸向受到拉伸時，其電阻增 加，壓縮時，其電阻減少，這種電阻值隨變形發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為電阻絲的電阻應變效應。3 3電阻應變片按照敏感柵制造方法可分為：絲式應變片、_箔式應變片、_薄膜式應變片。4.4.惠斯登全等臂電橋：由四個相同阻值的電阻（即 R R1=R=R2=R=R3= =& &）組成四個橋臂的惠斯登 電橋。簡答1 1電阻應變片優(yōu)缺點：優(yōu)點：便宜、體積小、精度高、使用方便；可實現(xiàn)多點采樣、數(shù) 據處理以及遙測等；由于有保護覆蓋層，所以可工作于各種惡劣環(huán)境；測量范圍大；動態(tài)響 應好。缺點：電阻隨溫度變化導致測量誤差；測量容器內部應變時無法黏貼，故難以測量。2 2電阻應

6、變片粘貼工藝與質量檢查基本內容粘貼技術的工藝：應變片的表面處理；被測物表面的處理；膠底的處理；應變片粘貼；導線 焊接；固化。粘貼質量的檢查：1 1）用惠斯登電橋測量應變片的電阻值；2 2）用高阻表測量應變片引出線與被測結構之間的絕緣電阻；3 3）將應變片接到電阻應變儀上調平衡，繼續(xù)開機一段時間，如果漂移計較嚴重，或指針左右擺動，表示應變片工作性能不穩(wěn)定。如果用手指壓應變片時， 應變儀指針擺動，松開手指后仍回不到原來的位置時，表示應變片下有氣泡或膠層固化不完全。3 3被測電橋的加減特性：兩相鄰橋臂電阻所感受的應變代數(shù)值相減；而兩相對橋臂電阻所感受的應變 代數(shù)值相加。這種作用也稱為電橋的加減特性。

7、利用電橋的這一特性， 正確地布片和組橋，可以提高測量的靈敏度、減少誤差、測取某一應變分量和補償溫度影響。4 4根據被測對象的應力狀態(tài)選擇測點和布置應變片的合理接橋是實測應該首先 解決的問題。請簡述布片和接橋的一般原則（1 1）首先考慮應力集中區(qū)和邊界上的危險點，選擇主應變最大、最能反映其力學規(guī)律的點 貼片；（2 2 ）禾 9 9 用結構的對稱性布點，禾 U U 用應變電橋的加減特性，合理選擇貼片位置、方位和組橋 方式，可以達到穩(wěn)定補償、提高靈敏度、降低非線性誤差和消除其他影響因素的目的；（3 3）當測量荷載時，應盡量避開應力 - -應變的非線性區(qū)貼片；（4 4）在應力已知的部位安排適當?shù)臏y點，

8、以便測量時進行監(jiān)測和檢驗試驗結果的可靠性。5.5.溫度補償：現(xiàn)場測量時為消除因為電阻應變片的溫度效應引起的溫度變化帶來 的影響采用的消除方法。產生原因：（1 1）電阻絲的電阻溫度變化；（2 2）應變片與試件膨脹系數(shù)的不同造成的誤差。溫度補償方法：（1 1）溫度自補償應變片法， 常用于中、高溫；（2 2）橋路補償法，用于常溫下。 橋路補償法分為補償塊補償法和工作片補償法。第三章動態(tài)測試與分析技術 概念1.1.相頻特性：輸入信號中各頻率分量的相位角在誦過裝置時作與頻率成正比的滯后移動，_換句話說，各頻率分量通過裝置后均應延遲相同時間1 10 0,即相頻特性曲線為一通過原點并具有負斜率的斜線。2.2

9、.幅頻特性：輸入信號中各頻率分量的幅值通過裝置時，均應被放大（縮?。┫嗤谋稊?shù)_AoAo,即幅頻特性曲線是平行于橫軸的直線。3 3結構動力特性參數(shù)的常用測定方法：自由振動法（利用阻尼振動衰減原理求取自振特性）、共振法（采用能產生穩(wěn)定簡諧振動的起振機或激振器作為振源）、脈動法（通過測量建筑物的脈動反應波形來確定建筑物的動力特性）。4 4動力系數(shù)：動撓度（動應變）和靜撓度（靜應變）的比值。簡答1 1什么是不失真測試條件：1 1）首先要求測試裝置是一個單向環(huán)節(jié)，即被測對象用于測量裝置，而裝置對于子測試對象的反作用可以忽略不計；2 2）在進行動態(tài)測量的時候要求不因測試裝置對于被測對象的作用而改變它的狀

10、態(tài)；3 3）裝置的幅頻特性和相頻特性滿足一定要求：幅頻函數(shù)為常數(shù)；相頻函數(shù)為線性（過原點的直線）。2 2請根據物理原理說明常用測試傳感器以及測試的物理量3 3動載實驗加載方法：動載加載根據使用情況和特性分為慣性力加載（初位移加載：適 用于剛度較大的結構，較小的荷載能產生較大的振幅，對結構產生影響。初速度加載：適用于剛度較小的結構， 特別是柔性較小的構件。）、電磁加載（根據電磁感應原理，當線圈中通 過穩(wěn)定的直流電時， 產生磁場，與此同時工作線圈在磁場中運動，使頂桿推動試件振動。僅適用于小型結構及模擬試驗。）和液壓加載（對大噸位、大撓度、大跨度的結構更為適用。）等方法。4 4磁電式速度傳感器原理：

11、依據電磁感應原理，當有一線圈在穿過其磁通發(fā)生變化時， 會產生感應電動勢，電動勢的輸出大小與線圈的運動速度成正比。5 5結構動力特性：是指結構本身所固有的振動方式，其表現(xiàn)為結構的固有頻率、振型和阻 尼等動力參數(shù)，它們決定于結構的組成形式、剛度、質量分布和材料性質等， 與外荷載無關，了解結構動力特性是研究結構振動的基礎。按照試驗的方式特點分為直接測定、間接測定和比較法。第四章土木工程無損檢測1 1碳化深度：混凝土表面的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳或其他酸性物質反應變成碳酸鈣， 其厚度即為碳化深度值。2 2根據沖擊能量不同回彈儀的分類：小型、中性、大型和擺型。3 3回彈法測區(qū)面積 20cm20cmX2

12、0cm20cm，布置 1616 個測點，同一測點只允許彈擊 二次。4 4回彈值反映混凝土表層 2 2 3cm3cm 質量情況。5 5聲速反映混凝土內部密實度和彈性性質。6 6超聲回彈法應優(yōu)先采用 對測或角測。當構件不具備條件時，可采用 單面平測。7 7三種測強曲線：統(tǒng)一測強曲線、地區(qū)測強曲線、專用測強曲線 。&聲波頻率：20-20kHz,20-20kHz,9.9.根據換能器的布置方式,可將超聲波的測試方法分為 誘射法、 反射法和折射法。1010縱波和橫波主要是在介質內部傳播，面波沿介質表面或交界面?zhèn)鞑ァ?1.11. 混凝土表層測缺通過 超聲波折射法。12.12.回彈法：是用彈簧驅動的重

13、錘，通過彈擊桿（傳力桿），彈擊混凝土表面，并測出重錘 被反彈回來的距離， 以回彈值（反彈距離與彈簧初始長度之比）作為與強度相關的指標，來推定混凝土強度的一種方法。超聲回彈法:是指根據實測聲速值和回彈值綜合推定混凝土 強度的方法。超聲波法:利用接受超聲波輻射的時差來計算流量的方法。13.13. 巖土完整性系數(shù)：巖體與巖石的縱波速度之比的平方。簡答1.1.回彈法的特點：優(yōu)點：采用回彈法檢測不會對結構和構件的力學性質和承載能力產生不 利影響，屬于無損檢測，因而被廣泛應用于工程驗收的質量檢測；設備簡單、操作方便、測 試迅速、費用低廉。缺點：僅能測定表面強度。超聲回彈法特點：優(yōu)點：內外兼顧，超聲波能反應

14、混凝土內部密實度和彈性性質，采用 綜合法可以由表及里，全面反映混凝的土內部質量情況。缺點：操作較復雜，鋼筋中超聲波傳播速度比普通混凝土高 1.2-1.91.2-1.9 倍，如果在超聲波通過的混凝土路徑上存在鋼筋，測得的混凝土聲速計算值就會偏高。2 2請簡述超聲波傳播影響因素（1 1）彈性模量降低時，巖體聲波速度也相應的下降，這與波速理論公式相符；（2 2）巖石越致密，巖體聲速越高；（3 3）結構面的存在，使得聲速降低。并使聲波在巖體中傳播時存在各向異性。垂直結構面方 向聲速低，平行于結構面方向聲速高；（4 4）巖體風化程度大，破碎，裂隙發(fā)育，則聲速低；(5)(5) 壓應力方向上，聲速高；拉應力

15、方向上，聲速低；(6)(6) 孔隙率 n n 大，則波速低；密度高、單軸抗壓強度大的巖體波速高。3 3舉例超聲波在土木工程無損檢測中的應用在混凝土結構中：混凝土厚度檢測、混凝土中不密實區(qū)和空洞的檢測、混凝土裂縫檢測、表層缺陷的超聲波檢測。在巖土工程中：巖體完整性系數(shù)、巖石力學參數(shù)測定、聲波測井、圍巖松動圈(松弛帶)的 測試。第五章典型物理量的測試及其系統(tǒng)組成1 1熱電偶測溫原理基于 熱電效應。2 2溫度計測量溫度以 熱平衡為基礎。3 3熱電偶閉合回路中產生的熱電勢是由兩個導體的接觸電勢和同一導體的 溫差電勢組成的。4 4溫度的基本概念：由熱力學定律知，處于同一熱平衡狀態(tài)的所有物體都具有某一共同

16、的宏觀性質，表征這一宏觀性質的物理量就是溫度。溫標：對溫度高低量度的標尺稱為溫標。分類：簡答1.1.常用的溫標有哪些：常用溫標有攝氏溫標( (C) )、華氏溫標F) )和凱氏溫標(K)(K)三種。2 2簡述傳感器與介質的剛度匹配原則：應力測試時，要求彈簧元件的剛度比原系統(tǒng)大 很多，外力絕大部分由彈簧元件承擔，彈簧所受的壓力與外力近乎相等，此為應力計。應變測試時，要求彈簧元件的剛度比系統(tǒng)小很多，彈簧順著系統(tǒng)的變形而變形，對變形的阻抗作用很小，彈簧元件的變形與系統(tǒng)的變形近乎相等，此為應變計。2 2測試系統(tǒng)的組成及性能指標組成：(1 1)傳感器：感測物理量并轉換為電量，又稱為“一次儀表”；(2) 中

17、間轉換裝置：接受傳感器輸出的電信號，通過硬件電路或軟件進行信號轉換、處理；(3 3 )顯示記錄裝置：顯示測量結果，提供給觀察者或自動控制裝置。性能指標：(1 1)精度：測值與真值接近程度(2) 穩(wěn)定性：時間、環(huán)境(3) 量程：測量范圍(4) 分辨率：檢測到被測量最小變化值(5) 傳遞特性：輸入輸出對應關系的性能第六章土木工程測試數(shù)據的處理方法1.1.誤差：任何實驗手段都有其局限性，反映在測試數(shù)據上就是必定存在著誤差。2.2.系統(tǒng)誤差：在一組測量中，常保持同一數(shù)值和同一符號的誤差，它是由于測試原理的方法本身的缺陷、測試系統(tǒng)的性能、外界環(huán)境的改變、個人習慣偏向等因素所引起的誤差。_3.3.精密度：

18、表征在相同條件下多次重復測量中結果的相互接近，相互密集的程度，它反映 隨機誤差的大小。4.4.準確度：表征測量結果與被測量真值的接近程度，它反映系統(tǒng)誤差的大小。5.5.方差分析：是把試驗觀測數(shù)據分解為各個影響因素的波動和誤差動，然后將它們的平均 波動進行比較。6.6. 單因素試驗：在一項試驗中，若只有一個因素在變動，而其他因素保持固定不變，就叫做單因素試驗。7.7. 回歸分析：是研究相關關系的一種數(shù)學工具，它能幫助我們從一個變量取得的值去估計里一個變量所取的值。&灰數(shù)：指信息不完全的數(shù)，即只知道大概范圍而不知道其確切值得數(shù)。簡答1 1誤差的分布規(guī)律有哪些（1 1 ）單峰值：絕對值小的誤

19、差出現(xiàn)的次數(shù)比絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多。（2 2）對稱性：大小相等，符號相反的誤差出現(xiàn)的概率密度相等。（3 3 ）抵償性：同條件下對同一量進行測量，其誤差的算術平均值隨著測量次數(shù)無線增大而 趨近于零，即誤差平均值的極限為零。（4 4 ）有界性：在一定測量條件下的有限測量值中，其誤差的絕對值不會超過一定的界限。2 2什么是可疑數(shù)、如何對可疑數(shù)進行剔除可疑數(shù)據：在多次測量中，有時會遇到有個別測量值和其它多數(shù)測量值相差較大的情況，這些個別數(shù)據就是可疑數(shù)據。對于可疑數(shù)據的剔除， 可以利用正態(tài)分布來決定取舍。對現(xiàn)場測試和探索性試驗中出現(xiàn)的可疑數(shù)據的舍棄，必須要有嚴格的科學依據，而不能簡單的用數(shù)學方法來

20、舍棄。3 3方差分析種類有哪些（1 1 ）單因素試驗的方差分析- -只包含一個因素變化的試驗分析；（2 2 ）多因素試驗的方差分析- -包含兩個因素以上變化的試驗分析；（3 3）正交試驗設計的方差分析 - -利用正交表安排多于一個因素變化的試驗分析；（4 4） SNSN 比試試驗設計法- -亦是利用正交表安排試驗，但用分貝（dBdB）讀數(shù)據進行分析。4 4單因素試驗方差分析步驟（1 1）偏差平方和的分解（2 2）平均偏差平方和與自由度（3 3 ）用 F F 檢驗法進行顯著性檢驗（4 4 ）制訂方差分析表5 5灰色系統(tǒng)理論的兩條原理（1 1 ）信息不完全原理。信息不完全原理的應用，是少與多的辯證

21、統(tǒng)一，是“局部”與“整 體”的轉化；（2 2）過程非唯一性原理。由于灰色系統(tǒng)理論的研究對象信息不全，準則具備多重性，從前因到后果，往往是多對多映射，因而變現(xiàn)為過程非唯一性。其體現(xiàn)是解的非唯一，辨識參數(shù)的不唯一，模型非唯一，結果非唯一等。第七章測試技術的工程應用1 1基坑工程的測點布置應具有 代表性和針對性。2 2選擇監(jiān)測的點、施工階段基本上能反映整個結構的 受力或變形情況。3.3.表 7-17-14 4新奧法通過對最直觀、最易獲得的監(jiān)測數(shù)據一一位移和洞周收斂的量測和分析，來確定合理的支護結構形式及其設置時間。5.5.時空效應：基坑開挖后，上部十方被挖掉，等于是給基底十方卸荷，打破了原有的荷載

22、平衡，使基底土方產生應力釋放，導致地基土方變形隆起。6 6新奧法：應用巖體力學理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混 凝土為主要支護手段， 及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛， 使圍巖成為支護體系的組 成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控來指導隧道施工和地下工程設計施工的方法和原 則。簡答1 1基坑工程監(jiān)測的項目有哪些變位觀測：坑周建筑物沉降和偏斜、坑周土體沉降和平移（地表、分層、水平）、坑底土體回彈、擋墻結構變形。結構外荷：支撐軸力、土壓力、孔隙水壓力。結構內力：擋墻、頂板結構、立柱。2 2隧道工程監(jiān)測內容隧道工程監(jiān)測包括洞內監(jiān)測、周邊環(huán)境監(jiān)測和洞內外巡視，具體有：拱頂

23、沉降、凈空收斂、 錨桿內力、鋼格柵內力、初砌（管片）內力、水量監(jiān)測、爆破振動、地下水位、地表沉降、 相鄰建筑物及管線變形、洞內外巡視觀察。表7-1基坑監(jiān)測項目選擇監(jiān)測項目支護結構的安全等級一級二級三級支護結構頂部水平位移應測應測應測基坑周邊建（構）筑物、地下管線、道路沉降應測應測應測坑邊地面沉降應測應測宜測支護結構深部水平位移應測應測選測錨桿拉力應測應測選測支撐軸力應測宜測選測擋土構件內力應測宜測選測支撐立柱沉降應測宜測選測支護結構沉降應測宜測選測地下水位應測應測選測土壓力宜測選測選測孔隙水壓力宜測選測選測注：表內各監(jiān)測項目中，僅選擇實際基坑支護形式所含有的內容?；菟沟请姌虻碾娮铚y量原理，橋臂的加、減特性及其作用。2 2）電橋的加減特性（對臂相加，臨臂相減）相鄰橋臂：應變極性相同，輸出電壓相減，應變極性相反，輸出電壓相加;相對橋臂：與以上規(guī)律相反。3 3）電橋加減特性非常有用：1 1）提高電橋靈敏度；2 2）溫度補償；3 3）復雜受力試件上測試某外力因素引起的應變等。拉彎聯(lián)合作用電阻應變測試技術 ：布片、組橋、公式。例題：R R和