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南华大学2007–2008学年度第一学期 地下工程测试与监测 课程试卷(A 卷、04级城市地下工程方向)
120分钟 一、填空题（每空 1 分，共 20 分）
1、测试系统的主要有性能指标有 、 、 、
和 等。
2、线性系统的主要特性有 、 、 、 。
3、目前常见的应变片主要有 、 、 、 、 等五种。
4、电感式传感器常分成 和 两类。
5、桥路补偿法又可分为 和 。
6、基坑工程施工现场监的内容分为两大部分，即 和 。
二、名词解释（每小题 2.5 分，共 20 分）
1、线性系统
2、传感器
3、电阻应变效应
4、全桥接法
5、应变仪
6、纵波
7、相似
8、容许位移量
三、问答题（每小题
5 分，共 40 分）
1、简述当代测试技术的功用？
2、简述测试系统选择的原则？
3、简述钢弦式传感器的工作原理？
4、简述布片和接桥的一般原则？
5、简述通过模型试验可实现的研究内容？
6、简述声波测试在岩体中的应用？
7、简述开展基坑工程现场监测的目的？
8、简述监测方案的制定一般需经过那几个步骤？
四、论述题（20分）
1、论述应力计和应变计原理（画图说明5分）？
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附件 广州市地下工程和深基坑安全监测预警办法 第一条 为进一步加强全市地下工程及深基坑工程的监测管理，规范地下工程及深基坑安全监测工作，有效防范重大质量安全事故发生，根据国家相关的法规标准，结合本市实际，制定本办法。 第二条 本办法适用于本市辖区内房屋建筑和市政基础设施地下工程及深基坑工程的安全监测管理工作。 第三条 广州市城乡建设委员会负责全市地下工程和深基坑安全监督管理及地下工程和深基坑安全监测预警系统（以下简称监测预警系统）管理工作。 市、区（县级市）建设行政主管部门按照监督管理分工，负责监管建设项目的地下工程和深基坑安全监督管理及监测预警上报管理工作。 参与地下工程与深基坑作业活动的生产经营单位，应当建立健全地下工程及深基坑安全监测排查治理和建档监控等制度，建立地下工程及深基坑安全监测主要负责人安全生产责任制 第四条 在本市辖区范围承接地下工程和深基坑安全监测活动的监测机构应具备工程监测资质，并与监测预警系
统进行对接，将本机构信息及所监测工程信息如实在监测预警系统进行登记。 第五条 监测机构的监测人员应经培训考核合格后持证上岗。监测人员不得同时受聘于两个或两个以上监测机构。 第六条 监测机构的监测设备应能实现自动采集并实时发送监测数据功能，确因设备故障导致数据异常或不能自动采集的，在临时采取其他监测手段监测采集数据和做好记录的同时，及时将监测情况向广州市城乡建设委员会提出书面报告，并尽快排除设备故障。 第七条 监测机构在进行工程监测前应先登录监测预警系统对监测工程信息进行登记，并上传监测平面图、监测方案、监测方案审批表等相关资料。 第八条 监测机构须严格按照监测规范及监测方案进行监测，确保采集数据的真实性与准确性，及时对数据进行分析并归档，定期对监测仪器进行检定与维护，确保监测系统的稳定性。 第九条 监测机构应加强内部管理，在接受委托、数据传输、数据处理等各个环节加强管理，防止出现数据误报情况及防止发生编制虚假监测报告、恶意修改监测数据等违规行为。
工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态 测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及 补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性 度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输 出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏 度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到 最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零 件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象， 该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。
思考题与习题 3-1 传感器主要包括哪几部分试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出 解：由0dR R s ε = 得，0R R s ε?=??即，6012010001020.24R R s ε-?=??=???= ()1.5 12.5120 I mA = = 3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种 答：变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。 3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm ，求： 图3-105 题3-4图
地下工程和深基坑安全监测预警系统 监测设备数据采集接口说明 1.概述 地下工程和深基坑安全监测预警系统(以下简称监测系统)于2013年3月启动，现已基本完成主系统设计开发并进入试运行阶段。根据系统平台设计要求，监测系统的现场监测数据实时采集有数据接口中间件（使用中间件需要第三方软件商编写接口软件）及数据采集专用客户端两种接入模式。除倾斜监测、裂缝监测等个别项目是手工录入数据外，其余项目均采用数据自动采集上传数据（详见下表）。监测项目、监测设备及对应的采集方式如下表：
2.数据流程 监测系统数据传输流程如下图： ?数据接口中间件 由系统技术支持单位提供数据接口中间件(Dll动态库)及调用说明，由监测单位自行完成各监测设备的实时数据上传工作。 ?第三方接口软件 各监测机构自行或委托专业单位编写接口软件以实现各监测设备的数据实时上传的工作。 ?数据采集专用客户端 自行开发或委托专业单位开发并提供技术支持。 基坑监测设备在满足一定技术要求后，方可接入基坑监测系统，否则不允许进行数据传 输。设备技术和操作主要要求包含以下几点： 1)设备具有通讯输出功能。 监测设备具备串口输出功能，并有明确的协议，提供同一监测工程五次规范测试的串口输出数据文件。通讯参数统一设置为“9600,n,8,1”。 2)设备支持测点号编辑功能。 监测时，设备操作软件支持测点号手工编辑功能(字符和数字)。
监测设备采集的数据，通过串口或USB口直接接入电脑，经由监测客户端软件上传原始数据。通过设备厂商提供的软件系统计算或修正后再导出的监测数据不能作为原始数据，监管系统不予接收。 4)满足自动采集原则。 除裂缝和倾斜监测项目外，其余项目均需实现自动采集。水位、应力监测设备应实现电子化，进行监测操作时，采集到的数据自动记录在设备内存中，每次监测结束后接入电脑，通过监测客户端自动上传数据。 5)满足数据输出规则。 监测设备输出的数据以文件包的形式通过串口与监测客户端交互。除深层水平位移(含支护桩和土体)项目按测点输出外，其余监测项目均按每次监测所有测点一并输出。
第一章 三、计算题 1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。 解答： 000 2200000 224211()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ ====-== ??? 2 222 00 rms 000 111cos 2()d sin d d 22 T T T x x ωt x x t t x ωt t t T T T -====??? 1-3求指数函数的频谱。 解答： (2)22022 (2) ()()(2)2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞ -==== =-+++??πππππππ 2 2 ()(2) k X f a f π= + Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 单边指数衰减信号频谱图 f |X (f )| A / φ(f ) f 0 π/2 -π/2
1-5求被截断的余弦函数(见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?
《地下工程监测与评价》 课程论文
浅析中国地下工程风险管理的现状与展望 摘要：自进入21世纪以来，我国地下空间建设进入了飞速发展的节奏，地铁、轻轨、隧道等地下工程建设迎来了空前的大繁荣时期，虽然开发和利用地下空间具有诸多优势，但是地下空间工程的建设也存在的着很多的风险与不确定性因素。一方面，作为土工工程，地下空间建设具有投资大、建设周期长、技术复杂程度高等特点；另一方面，施工的复杂性、建设的隐蔽性、地层条件和周围环境的不确定性的突出等特点更是地下空间工程独具的特点，因此，建立健全我国的风险管理制度势在必行。本文首先将对我国地下空间工程所存在的众多问题以及相关原因进行简要分析，随后介绍风险管理的相关内容，并在此基础上，对我国风险管理的现状和对未来地下工程风险管理的研究方向进行探讨。 关键词：地下工程；风险；风险管理；发展趋势 1. 中国地下工程风险管理的意义分析 1.1 地下工程风险管理的意义 随着我国经济社会的高速发展，大规模的地下空间工程建设的时代已经到来，目前，我国有40余城市在建或筹建地铁和轻轨等城市轨道交通设施，大规模、高速度的开发建设，必然涉及到高风险，这正是工程项目建设过程中不可回避的问题。已有大量的文献和工程事实表明,隧道及地下工程涉及到众多的不确定性和不确知性,其在建设阶段存在着很大和众多的技术风险。建立风险管理制度，对拟建和在建的城市地下工程项目进行定性、定量的风险识别、风险检测、风险评估、风险决策和风险跟踪控制，进行地下工程动态监控管理体系就显得尤为突出重要，对国民经济建设有着举足轻重的作用。 在众多的地下空间工程建设中,人为或非人为因素导致的工程事故给国家造成了巨大的经济损失,引起了严重的社会不良影响。近十多年来,此类事故在国内
工程测试技术试题及答案
1.
2.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ） 越小，其频率响应特性越好。 3.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态 标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 4.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长× 宽）和初始阻值表示。 5.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变 片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 6.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应， 其灵敏系数一般会减小。 7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电 压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 8.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥 路补偿法、应变片自补偿法。
9.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵 敏度具有理论上的非线性。 10.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原 理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 11.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为 变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 12.差动变压器式位移传感器是将被测位移量 的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。 13.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变 压器电桥、调频电路、运算放大器电路。14.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将 机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 15.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看 作是一个电荷源与一个电容器的并联。 16.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大
地下工程监测 地下工程施工是在地层内部进行，施工不可避免扰动地层，引起的地层变形会导致地表建筑和既有的管线设施破坏。因此，地铁隧道施工要考虑对城市环境的影响。隧道施工引起的地层变形，特别是在地面建筑设施密集、交通繁忙、地下水丰富的城市中进行地铁隧道施工，对于地铁开挖过程引起地层的力学响应在时间和空间上的规律，不同施工方法的不同力学响应可以通过施工监测实现，并及时预测地层变形的发展，反馈施工，控制地下工程施工对环境的影响程度。 1 量测目的 施工监测在施工中有着极其重要的作用。其监测的目的包括： （1）保证施工安全。浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道会不同程度地对周边环境产生一定的影响，因此，通过及时、准确的现场监测结果判断地铁隧道结构的安全及周边环境的安全，并及时反馈施工，调整设计、施工参数，减小结构及周边环境的变形，保证工程安全。 （2）预测施工引起的地表变形。根据地表变形的发展趋势决定是否采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据。 （3）控制各项监测指标。根据已有的经验及规范要求，检查施工中的各项环境控制指标是否超过允许范围，并在发生环境事故时提供仲裁依据。 （4）验证支护结构设计，指导施工。地下结构设计中采用的设计原理与现场实测的结构受力、变形情况往往有一定的差异，因此，施工中及时的监测信息反馈对于设计方案的完善和修正有很大的帮助。 （5）总结工程经验，提高设计、施工技术水平。地下工程施工中结构及周边环境的受力、变形资料对于设计、施工总结经验有很大帮助。 2 量测项目 监控量测可分为必测项目和选测项目两类。监测的主要范围是：区间结构物中线外缘两侧30m范围内的地下、地面建（构）筑物管线、地面及道路。各项观测数据相互验证，确保监测结果的可靠性，为合理确定各项施工参数提供依据，达到反馈指导施工的目的，真正做到信息化施工。 （1）必测项目应包括下列项目：①洞内外观察；②水平相对净空变化量测； ③浅埋地段地表下沉量测；④拱顶相对下沉量测。 （2）选测项目应包括下列项目：①围岩内部变形量测；②锚杆轴力量测； ③围岩压力量测；④支护、衬砌应力量测；⑤钢架内力及所承受的荷载量测；⑥围岩弹性波速度测试。 3 监测方法
《建筑基坑工程监测技术规范》 一、单选题 1、开挖深度大于等于（ ）的基坑应实施基坑工程监测。 A、5m B、6m C、7m D、8m 2、基坑工程施工前，应有（ ）委托具有相应资质的单位对基坑工程实施现场监测。 A、涉及方 B、勘探方 C、建设方 D、施工方 3、围护墙或基坑边坡顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边不 知，周边（ ）应布置监测点。 A、中部、端部 B、中部、阳角 C、端部、阳角 D、端部、阴角 4、围护墙或基坑边坡顶部的监测点水平间距不宜大于（ ） A、10m B、15m C、20m D、25m 5、用测斜仪观测深层水平位移时，当测斜管埋置在土体中，测斜管长 度不宜小于基坑开挖深度的（ ） A、0.5倍 B、1倍 C、1.5倍 D、2倍 6、围护墙竖直方向neili监测点应布置在弯矩极值处，竖向间距宜为（ ） A、1m-3m B、2m-4m C、3m-5m D、4m-6m 7、钢支撑的监测截面宜选择在两指点间（ ）部位或支撑的端头。 A、1/2 B、1/3 C、1/4 D、1/5 8、每层锚杆的内力监测点数量应为该层锚杆总数的1%-3%，并不应少于（ ）根 A、3根 B、4根 C、5根 D、6根 9、基坑外地下水位监测点应沿基坑、被保护对象的周边或在基坑与被
保护对象之间布置，监测点间距宜为（ ） A、10m-30m B、20m-40m C、30m-50m D、20m-50m 10、水位观测管的管底埋置深度应在最低设计水位或最低允许地下水位之下（ ）。 A、1m-3m B、2m-4m C、3m-5m D、4m-6m 11、测斜仪的系统精度不宜低于（ ） A、0.15mm/m B、0.2mm/m C、0.25mm/m D、0.3mm/m 12、开挖深度为6米的一级基坑，现场进行检测的频率为（ ） A、1次/1d B、1次/2d C、2次/1d D、3次/1d 13、一级基坑土钉墙顶部水平位移累计绝对值超过（ ）应进行报警。 A、20mm B、25mm C、30mm D、15mm 14、一级基坑土钉墙顶部水平位移的变化速率超过（ ）应进行报警。 A、2mm/d B、3mm/d C、4mm/d D、5mm/d 15、一级基坑土钉墙顶部水平位移累计绝对值超过（ ）应进行报警。 A、10mm-15mm B、15mm-25mm C、25mm-30mm D、30mm-35mm 16、一级基坑土钉墙顶部水平位移的变化速率超过（ ）应进行报警。 A、1-5mm/d B、5-10mm/d C、10-15mm/d D、15-20mm/d 17、地下水位变化累计值超过（ ）应进行报警。 A、250mm B、500mm C、750mm D、1000mm 18、地下水位变化速率超过（ ）应进行报警。 A、250mm /d B、500mm/d C、750mm /d D、1000mm/d 19、临近建筑物位移累计值超过（ ）应进行报警。 A、4mm B、6mm C、8mm D、10mm
一、选择题 1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的____2__倍. 2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有__时域法_和__频域法_。 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的__压电效应____。 4、传感器的静态特性中，输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___灵敏度___。 6、信息与信号二者间关系是___信息在信号之中___。 7、当两信号的互相关函数在t 0有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移t 0时，相关程度___最高__。 8、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的___被测量__越小。 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取(有用信号) 10、时域信号的时移，则频谱变化为（ 相移 ） 11、 记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽(变窄，幅值增高) 12、 用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应(接近1/√2 ) 13、 对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为(A1＇sin （w1t+φ＇１）+A2＇sin （w2t+φ２＇）) 14、 概率密度函数提供了随机信号（沿幅值域分布）的信息 15、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是(电涡流式) 16、 只使在fe 1～fe 2间频率的信号通过，应采用（带通）滤波器 17、 在选用振子时，除了使阻尼比接近０.７外，应使被测正弦信号的最高频率fm(≤（０.５-０.６） )振动子的固有频率fn 18、 为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（电荷）放大器。 19、 当τ→∞时,信号x （t ）的自相关函数Rx （τ）呈周期性变化,说明该信号(含有周期成份)。 20、 正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息(丢失) 21、 不能用确定的数学公式表达的信号是（随机）信号。 22、 非线性度是表示定度曲线（偏离其拟合直线）的程度。 23、 自相关函数一定是（偶）函数。 24、 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（相敏检波器）做为解调器。 25、 采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（2 ）倍 26、 压电式传感器前置放大器的主要作用是（把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出）。 27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，___全桥___接法可以获得最大的输出。 28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是___将传感器的低阻抗输入变成高阻抗输出___。 29、幅值调制装置实质是一个乘法器 30、理想滤波器在通带内的幅频特性为常数 31．变极距型电容传感器的输出与输入，成（非线性）关系。 32．如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（越小）。 33．不能用涡流式传感器进行测量的是(非金属材料)。 34．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C ）的频谱为X(f ＋f0）。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 0 2)(π 35．压电式传感器后面的放大器的主要功能为（阻抗变换和信号放大）。 36．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输 出电压（加大两倍） 二、判断题
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态测试。 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及补偿 与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和 初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K 为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大 灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以 及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象，该现 象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 18.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级 线圈要求反向串接。 19.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变压器电桥、调频电路、运算放大器电路。 20.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 21.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看作是一个电荷源与一个电容器的并联。 22.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放大器，则其输 出基本不受连接电缆长度的影响。 23.压电式传感器的测量电路中，前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。 24.目前，用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力，而只能用来测量动态力。 25.热电偶热电动势的形成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。 26.若组成热电偶的两导体材料相同，当参比端温度为20℃、工作端温度为100℃时，则其
地下管线变形的监测技术 【摘要】本文结合工程实际，介绍了打桩施工期间间接测量地下管线变形的监测技术。重点分析了侧向位移监测的精度及配合使用孔隙水压力监测的预警效果。 一、引言 随着城市公共设施建设的迅猛发展，各类大型、超高层的建（构）筑物越建越多，埋设在城区地下的各类管线也大大增加。在加载预压、沉桩、强夯、降低地下水位等建（构）筑物的基础施工期都会对周围环境及地形产生一定的影响，从而会影响到地下管线的安全。特别是那些天然气（或煤气）管、水管及通讯光缆管等，一旦因变形受到破坏，常常会造成较为严重的后果。为确保地下管线的运行安全及施工的顺利进行，在进行城市改（扩）建工程施工中必须对施工区附近的埋设管线进行变形监测，特别要加强对天然气（或煤气）管、水管及通讯光缆管等的监测，以有效指导施工、控制施工速度，确保施工及管线的正常运转，避免事故的发生。传统的监测方法是采用开挖布点，直接对地下管线进行沉降位移观测，也就是常说的直接测量法。然而在实际施工中绝大部份区域是没有开挖条件的，有的施工区域即使有开挖条件，但也很难一次性较为准确地找到所要布设测点的管线；同时，制作窨井式标志周期长、费用大。因而采用直接监测的方法较难实施。 总结我们多次进行管线及建筑变形观测的经验，我们对地下管线的监测提出了一种间接监测（不用开挖地面埋测点）的方法。同时，为能提高管线监测工作的预警效果，我们对地下管线附近的土体进行了孔隙水压力的观测，通过对孔隙水压力监测及沉降位移监测的双重控制与预警，收到了较好的监测效果。 二、管线变形的间接监测技术 2.1 常规测量方法 测点的布设：采用直接开挖地面的方式，找出埋设在地下需要监测的管线，清除其周围土体后利用钢箍将观测标志固定在管道上，然后制作窨井式测量标志作为直接监测的对象。 测量方法：水平位移采用方向观测法进行测量；沉降观测按二、三等水准测量要求采用几何水准测量方法进行。 主要特点：测量点的布设所需要的空间大、时间长，成本高，作业不是很方便，不能满足较密布设测点的要求；其测量成果的直观性强。 施 力 侧 P A B 基准线地下管线 地下管线受力后的位移趋势 1）水平角观测采用方向观测法，6测回观测，方向数多于3个时应归零。方向数为2个时，应在观测总测回中以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角，左角、右角平均值之和，与360°的差值不大于±
机械工程测试技术课后 习题答案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
第三章：常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答： （1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”， 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+； （2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其 应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 图3-105 题3-4图
第1章测量的基础知识 书本： 1-1.欲使测量结果具有普遍科学意义的条件是什么？ 答：①用来做比较的标准必须是精确已知的，得到公认的； ②进行比较的测量系统必须是工作稳定的，经得起检验的。 1-2.非电量电测法的基本思想是什么？ 答：基本思想：首先要将输入物理量转换为电量，然后再进行必要的调节、转换、运算，最后以适当的形式输出。 1-3.什么是国际单位制？其基本量及其单位是什么？ 答：国际单位制是国际计量会议为了统一各国的计量单位而建立的统一国际单位制，简称SI，SI制由SI单位和SI单位的倍数单位组成。 基本量为长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、发光强度，其单位分别为米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔。 1-4.一般测量系统的组成分几个环节？分别说明其作用？ 答：一般测量系统的组成分为传感器、信号调理和测量电路、指示仪器、记录仪器、数据处理仪器及打印机等外部设备。 传感器是整个测试系统实现测试与自动控制的首要关键环节，作用是将被测非电量转换成便于放大、记录的电量；
中间变换（信号调理）与测量电路依测量任务的不同而有很大的伸缩性，在简单的测量中可完全省略，将传感器的输出直接进行显示或记录；信号的转换（放大、滤波、调制和解调）； 显示和记录仪器的作用是将中间变换与测量电路出来的电压或电流信号不失真地显示和记录出来； 数据处理仪器、打印机、绘图仪是上述测试系统的延伸部分，它们能对测试系统输出的信号作进一步处理，以便使所需的信号更为明确。 1-5.举例说明直接测量和间接测量的主要区别是什么？ 答：无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量为直接测量，可分为直接比较和间接比较两种。 直接将被测量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较；利用仪器仪表把原始形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接收的形式，在测量系统的输出端显示出来，弹簧测力。 间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。利用位移传感器测速度。 1-6.根据你的理解，谈谈测试技术的内涵。 PPT:与书本一致。 第2章工程信号及其可测性分析 书本：
《地下结构工程测试与监测》课程教学大纲 课程编号：031192 学分：1 总学时：17+17（1周）实验大纲执笔人：夏才初大纲审核人：丁文其 本课程配套实验课031122《地下结构工程测试与监测实验》，0学分，17（1周）学时。 一、课程性质与目的 本课程是土木工程专业地下建筑课群组的一门专业课，属限定选修课程。 本课程的知识和技术可直接应用于科研与生产实际，以获得地下工程和隧道设计的基本数据、进行设计方案的试验谁和施工过程的监测和监控。监测是地下工程和隧道设计的必要内容和施工的必需环节，因而本课程的基本理论和技术是建筑工程专业必备的专业知识。观察、试验的人类认识自然的基本手段，本课程的学习将大大提高学生观察事物、认识自然和工程现象的能力，以及进行科学试验和工程监测的实际动手能力，因而，也是学生基本素质教学的组成部分。 二、课程基本要求 1、了解测试系统的组成、性质和特点； 2、了解各种传感器的工作特性和性能指标 3、掌握力学电测技术 4、掌握土木工程介质声波测试和分析技术； 5、掌握相似材料模型试验，能进行模拟试验设计； 6、掌握隧洞监测方案的设计和实施； 7、掌握城市基坑工程监控及其环境监测方案的设计和实施； 8、熟悉试验数据处理和实验设计。 三、课程基本内容 （一）结论 1、地下工程方案论证试验和工程监测实例分析； 2、本课程在地下工程的科研、设计和施工中的地位和作用。 （二）测试系统及其主要特性 1、测试系统及其组成； 2、线性系统及其主要性质； 3、测试系统的基本性能指标和静态传递特性指标； 4、测试系统误差分析和测试系统的选择。 （三）传感器 1、传感器的分类及工作原理； 2、电感式、钢弦式等传感器的工作原理结构和工作特性； 3、传感器的选择和标定。 （四）电阻应变测试技术 1、应变片及应变片式传感器的原理和构造； 2、电桥特性和基本应变测量电路； 3、掌握用应变片式传感器对各种力学量进行测试分析的方法。
工程测试技术试题及答 案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试 称为静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均 技术以及补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器 的线性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力 信号输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变 片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法 可以得到最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃 瓶、塑料零件以及水的液位的检测。
地下工程施工及工程检测监测监理细则 编制人： 审批人： 上海同济工程项目管理公司项目监理部 2010年11月
目录 一、工程概况1 二、监理范围与目标5 三、监理依据6 四、监理工作程序中的流程8 五、工程进度控制的监理措施23 六、工程质量控制的监理措施25 七、监理岗位职责及监理工作制度32 八、地下连续墙工程质量控制要点41 九、立柱桩监理控制要点55 十、工程进度控制的监理工作要点67 十一、检测监测监理工作控制措要点70 十二、土方开挖监理控制要点86
一、项目概况 工程名称：黄浦区204地块开发项目（外滩SOHO）工程 建设单位：上海鼎鼎房地产开发有限公司 设计单位：华东建筑设计研究院有限公司 监理单位：上海同济工程项目管理咨询有限公司 施工单位：上海市基础施工有限公司 工程建设地点：黄浦区中山东一路、新开河路204号街坊地块 工程建设规模：地块用面积22462平方米，总建筑面积191133平方米，地上建筑面积为114224平方米，地下四层建筑面积76909平方米；由四座塔楼及商业裙楼组成，其中3幢办公楼（15~17层）、1幢金融办公楼（29层），商业裙楼（3~6层）；整体设置四层地下室。 主要用途金融、办公等 工期：36个月 工程性质：民用 1结构与基坑概况 (1) 本工程由四座塔楼及商业裙楼组成，整体设置四层地下室，采用桩筏基础。 (2) 基坑规模：基坑面积约为20000m2，周长约为620米。 (3) 基坑开挖深度：本工程±0.000=+4.200，现场场地相对标高约-0.400（绝对标高+3.800），地下室基础底板面结构相对标高-18.500，C楼基础底板厚2700mm，AB楼、D楼、E楼基础底板厚1500mm，裙楼基础底板厚度1200mm。考虑基底设置200mm厚素砼垫层，基坑开挖深度详
4 监测项目 4.1 一般规定 4.1.1 基坑工程的现场监测应采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。 4.1.2 基坑工程现场监测的对象应包括： 1 支护结构。 2 地下水状况。 3 基坑底部及周边土体。 4 周边建筑。 5 周边管线及设备。 6 周边重要的道路。 7 其他应监测的对象。 4.1.3 基坑工程的监测项目应与基坑工程设计、施工方案相匹配。应针对监测对象的关键部位，做到重点观测、项目配套并形成有效的、完整的监测系统。 4.2 仪器监测 4.2.1 基坑工程仪器监测项目应根据表4.2.1进行选择。 表4.2.1 建筑基坑工程仪器监测项目表
续表4.2.1 注：基坑类别的划分按照现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202－2002执行。 4.2.2 当基坑周边有地铁、隧道或其他对位移有特殊要求的建筑及设施时，监测项目应与有关管理部门或单位协商确定。 4.3 巡视检查 4.3.1 基坑工程施工和使用期内，每天均应由专人进行巡视检查。
4.3.2 基坑工程巡视检查宜包括以下内容： 1 支护结构： 1）支护结构成型质量； 2）冠梁、围檩、支撑有无裂缝出现； 3）支撑、立柱有无较大变形； 4）止水帷幕有无开裂、渗漏； 5）墙后土体有无裂缝、沉陷及滑移； 6）基坑有无涌土、流沙、管涌。 2 施工工况： 1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异； 2）基坑开挖分段长度、分层厚度及支锚设置是否与设计要求一致； 3）场地地表水、地下水放状况是否正常，基坑降水、回灌设施是否运转正常； 4）基坑周边地面有无超载。 3 周边环境： 1）周边管道有无破损、泄漏情况； 2）周边建筑有无新增裂缝出现； 3）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷； 4）邻近基坑及建筑的施工变化情况。 4 监测设施： 1）基准点、监测点完好状况；
第一章三、计算题 1-2求正弦信号的绝对均值和均方根值。 解答： 1 T 1 T 2x0 T 2 x0 T 4x0 2 x0 μ2 sin ωtdt cosωt 2 x(t)d t x0 sin ωt dt x T T 0 T 0 Tω0 Tω π x rms 1 T 2 (t )dt 1 T 2 sin 2 ωtdt x2 T 1 cos2 ωx x x0 0 t dt 0 T 0 T 0 T 0 2 2 1-3 求指数函数的频谱。 解答： X( f) xt()e j2 f t dt at j2 f t dt A e(a j2 f )t A Aa( j2 f) Ae e (a j2 f) 0 a j2 f 2 2 0 a (2 f ) k X ( f ) (2 f )2 a2 ( f ) arctan Im X ( f ) arctan 2 f Re X ( f ) a |X(f) φ(f A/ ) π/2 0 f 0 f -π/ 2 单边指数衰减信号频谱图 1-5 求被截断的余弦函数( 见图 1-26) 的傅里叶变换。
cos ω t T x(t) t t T 解： x(t) w(t)cos(2 f 0t ) w(t) 为矩形脉冲信号 W ( f ) 2T sinc(2 Tf ) cos(2 f 0t) 1 e j 2 f 0t e j 2 f 0 t 1 2 1 所以 x(t) w(t)e j 2 f 0t j 2 f 0t 2 w(t)e 2 根据频移特性和叠加性得： X ( f ) 1 W ( f f 0 ) 1 W ( f f 0 ) 2 2 T sinc[2 T ( f f 0 )] T sinc[2 T ( f f 0 )] 可见被截断余弦函数的频谱等于将矩形脉冲的频谱一分为二，各向左右移动 f 0，同时谱线 高度减小一半。也说明，单一频率的简谐信号由于截断导致频谱变得无限宽。 X(f) T -f 0 f f 被截断的余弦函数频谱 1-6 求指数衰减信号 x(t) e at sin ωt 的频谱
2-1 一个测试系统与其输入和输出间的关系各有哪几种情形？试分别用工程实例加以说明。答：测试系统与输入、输出的关系大致可以归纳为以下三类问题： (1)当输入和输出是可观察的或已知量时，就可以通过他们推断系统的传输特性，也就是求出系统的结构与参数、建立系统的数学模型。此即系统辨识问题。 (2)当系统特性已知，输出可测时，可以通过他们推断导致该输出的输入量，此即滤波与预测问题，有时也称为载荷识别问题。 (3)当输入和系统特性已知时，则可以推断和估计系统的输出量，并通过输出来研究系统本身的有关结构参数，此即系统分析问题。 2-2什么是测试系统的静特性和动特性？两者有哪些区别？如何来描述一个系统的动特性？ 答：当被测量是恒定的或是缓慢变化的物理量时，便不需要对系统做动态描述，此时涉及的就是系统的静态特性。测试系统的静态特性，就是用来描述在静态测试的情况下，实际的测试系统与理想的线性定常系统之间的接近程度。静态特性一般包括灵敏度、线性度、回程误差等。 测试系统的动态特性是当被测量（输入量）随时间快速变化时，输入与输出（响应）之间动态关系的数学描述。 静特性与动态性都是用来反映系统特性的，是测量恒定的量和变化的量时系统所分别表现出的性质。 系统的动态特性经常使用系统的传递函数和频率响应函数来描述。 2-3传递函数和频率响应函数均可用于描述一个系统的传递特性，两者有何
区别？试用工程实例加以说明。 答：传递函数是在复数域中描述系统特性的数学模型。频率响应函数是在频域中描述系统特性的数学模型。 2-4 不失真测试的条件时什么？怎样在工程中实现不失真测试？ 答：理想情况下在频域描述不失真测量的输入、输出关系：输出与输入的比值为常数，即测试系统的放大倍数为常数；相位滞后为零。在实际的测试系统中，如果一个测试系统在一定工作频带内，系统幅频特性为常数，相频特性与频率呈线性关系，就认为该测试系统实现的测试时不失真测试。 在工程中，要实现不失真测试，通常采用滤波方法对输入信号做必要的预处理，再者要根据测试任务的不同选择不同特性的测试系统，如测试时仅要求幅频或相频的一方满足线性关系，我们就没有必要同时要求系统二者都满足线性关系。对于一个二阶系统，当3.0n <ωω时，测试装置选择阻尼比为~的范围内，能够得到较好的相位线性特性。当3n >ωω时，可以用反相器或在数据处理时减去固定的180°相位差来获得无相位差的结果，可以认为此时的相位特性满足精确测试条件。 2-5 进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为MPa ，将它与增益为nC 的电荷放大器相连，电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V 。试计算这个测试系统的总灵敏度。当压力变化为时，记录笔在记录本上的偏移量是多少？ 答：由题意知此系统为串联系统，故 而 1S =MPa ，2S =nC,3S =20mm/V 故可得