第十四讲原位测试技术
一、内容提要：
本讲主要讲述原位测试技术：载荷试验、十字板剪切试验、静力触探试验、圆锥动力触探试验、标准贯入试验、旁压试验、扁铲侧胀试验。
二、重点难点：
各种原位测试手段的适用范围及各自的优点。
三、内容讲解：
所谓原位测试就是在土层原来所处的位置基本保持土体的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定土的工程力学性质指标。
原位测试与室内土工试验相比，具有以下主要优点：
(1)可以测定难以取得不扰动土样(如饱和砂土、粉土、流塑淤泥及淤泥质土、贝壳层等)的有关工程力学性质；
(2)可以避免取样过程中应力释放的影响；
(3)原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因此代表性也强；
(4)可大大缩短地基土层勘察周期。
但是，原位测试也有不足之处。例如：各种原位测试都有其适用条件，若使用不当则会影响其效果；有些原位测试所得参数与土的工程力学性质间的关系往往是建立在统计经验关系上；另外，影响原位测试成果的因素较为复杂，使得对测定值的准确判定造成一定的困难；还有，原位测试中的主应力方向往往与实际岩土工程中的主应力方向并不一致等等。因此，土的室内试验与原位测试，两者各有其独到之处，在全面研究土的各项性状中，两者不能偏废，而应相辅相成。
工程地质原位测试的主要方法有：静力载荷试验、触探试验、剪切试验和地基土动力特性试验与现场渗透试验等。
【例题1】下列不属于原位测试手段的是（）。
A. 载荷试验
B. 触探试验
C. 现场渗透试验
D. 压缩试验
答案：D
(一)静力载荷试验(CPT)
1. 静力载荷试验的基本原理和意义
静力载荷试验就是在拟建建筑场地上，在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特性，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。可见，静力载荷试验实际上是一种与建筑物基础工作条件相似，而且直接对天然埋藏条件下的土体进行的现场模拟试验。所以，对于建筑物地基承载力的确定，比其他测试方法更接近实际；当试验影响深度范围内土质均匀时，用此法确定该深度范围内土的变形模量也比较可靠。
用静力载荷试验测得的压力P(kpa)与相应的土体稳定沉降量S(mm)之间的关系曲线(即P～S曲线)，按其所反映土体的应力状态，一般可划分为三个阶段，如图16-7-5。
第I阶段：从P～S曲线的原点到比例界限压力P0(P0亦称临塑压力)。该阶段P～S
成线性关系，故称之为直线变形阶段。
在这个阶段内受荷土体中任意点产生的剪应力小于土的抗剪强度，土体变形主要由于土中孔隙的减少引起，土颗粒主要是竖向变位，且随时间渐趋稳定而土体压密，所以也称压密阶段。
第II阶段：从临塑压力P0到极限压力PU，P～S曲线由直线关系转变为曲线关系，其曲线斜率随压力P的增加而增大。这个阶段除土体的压密外，在承压板边缘已有小范围局部土体的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周围土体发生剪切破坏(产生塑性变形区)；土体的变形由于土中孔隙的压缩和土颗粒剪切移动同时引起，土粒同时发生竖向和侧向变位，且随时间不易稳定，称之为局部剪切阶段。
第III阶段：极限压力PU以后，沉降急剧增加。这一阶段的显著特点是：即使不施加荷载，承压板也不断下沉，同时土中形成连续的滑动面，土从承压板下挤出，在承压板周围土体发生隆起及环状或放射状裂隙，故称之为破坏阶段。该阶段在滑动土体范围内各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度；土体变形主要由土颗粒剪切变位引起，土粒主要是侧向移动，且随时间不能达到稳定。
显然，当建筑物基底附加压力≤P0时，地基土的强度是完全保证的，且沉降也较小。而当基底附加压力大于P0小于PU时，地基土体不会发生整体破坏，但建筑物的沉降量较大。
静力载荷试验可用于下列目的：
(1)确定地基土的临塑荷载P0、极限荷载PU，为评定地基土的承载力提供依据；
(2)估算地基土的变形模量E0、不排水抗剪强度Cu和基床反力系数Kv。
【例题2】做现场静力载荷试验时的实验位置为（）。
A. 基础埋置深度以上
B. 基础埋置深度以下
C. 基础埋置深度处
D. 地表处答案：C
【例题3】利用现场静力载荷试验不可以确定或估算地基土的项目是（）。
A. 临塑荷载
B. 极限荷载
C. 弹性模量
D. 基床反力系数
答案：C
2. 静力载荷试验的装置
载荷试验的装置由承压板、加荷装置及沉降观测装置等部分组成。其中承压板一般为方形或圆形板；加荷装置包括压力源、载荷台架或反力架，加荷方式可采用重物加荷和油压千斤顶反压加荷两种方式；沉降观测装置有百分表、沉降传感器和水准仪等。
图16-7-6为几种常见的载荷试验设备。
3. 静力载荷试验的基本技术要求
静力载荷试验的承压板，一般用刚性的方形或圆形板，其面积应为2500cm2或5000cm2，目前工程上常用的是70.7cm×70.7cm和50cm×50cm。
对于均质密实的土如Q3老粘性土也可用1000cm2的承压板。但对于饱和软土层，考虑到在承压板边缘的塑性变形影响，承压板的面积不应小于5000cm2。
如果地表为厚度不大的硬壳层，其下为软弱下卧层，而且建筑物基础以硬壳层为持力层，此时承压板应当选用尽量大的尺寸，使受压土层厚度与实际压缩层厚度相当，条件
许可时，最好在现场浇一实体基础供试验用。但承压板面积加大，加载重量相应增加，试验的困难也就增大。故除了专门性的研究外，通常仍然采用5000cm2的承压板。在软土层或一般粘性土层中，比例界限值P0(临塑压力)一般不受或很少受承压板宽度的影响，但不同埋深对P0有影响。加随埋深而增大，其变化规律与试验深度处土体原始有效覆盖压力的变化基本一致。所以，对于厚度大而且比较均匀的软土或一般粘性土地基，可以采用较小面积的承压板进行静力载荷试验。
为了排除承压板周围超载的影响，试验标高处的坑底宽度不应小于承压板直径(或宽度)的3倍，并应尽可能减小坑底开挖和整平对土层的扰动，缩短开挖与试验的间隔时间。而且，在试验开始前应保持土层的天然湿度和原状结构。当被试土层为软粘土或饱和松散砂土时，承压板周围应预留20～30cm厚的原状土作为保护层。当试验标高低于地下水位时，应先将地下水位降低至试验标高以下，并在试坑底部敷设5cm厚的砂垫层，待水位恢复后进行试验。
承压板与土层接触处，一般应敷设厚度为lcm左右的中砂或粗砂层，以保证底板水平，并与土层均匀接触。
试验加荷方法应采用分级维持荷载沉降相对稳定法(慢速法)或沉降非稳定法(快速法)。试验的加荷标准：试验的第一级荷载(包括设备重量)应接近卸去土的自重。每级荷载增量(即加荷等级)一般取被试地基土层预估极限承载力的1/10 ～1/8 。施加的总荷载应尽量接近试验土层的极限荷载。荷载的量测精度应达到最大荷载的1％，沉降值的量测精度应达到0.01mm。
各级荷载下沉降相对稳定标准一般采用连续2h的每小时沉降量不超过0.1mm，或连续1小时的每30 min的沉降量不超过0.05mm。
试验点附近应有取土孔提供土工试验指标，或其他原位测试资料，试验后应在承压板中心向下开挖取土试验，并描述2.0倍承压板直径(或宽度)范围内土层的结构变化。
静力载荷试验过程中出现下列现象之一时，即可认为土体己达到极限状态，应终止试验：
(1)承压板周围的土体有明显的侧向挤出或发生裂纹；
(2)在24h内，沉降随时间趋于等速增加；
(3)荷载P增加很小，但沉降量S却急剧增大，P～S曲线出现陡降阶段，或相对沉降s／b≥0.06～0.08。
4. 静力载荷试验资料的应用及其有关问题
载荷试验的主要成果为在一定压力下的S～t关系曲线以及P～S曲线。这些资料可以应用于以下几个方面：
(1)确定地基的承载力
根据实验得到的P～S曲线，可以按强度控制法、相对沉降控制法或极限荷载法来确定地基的承载力。
1)强度控制法
以P～S曲线对应的比例界限压力或临塑压力作为地基土极限承载力的基本值。
当P～S曲线上有明显的直线段时，一般使用该直线段的终点所对应的压力为比例界限压力或临塑压力P0，见图16-7-7。当P～S曲线上没有明显的直线段时，lgp～lgs曲线或P～曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限压力或临塑压力P0，见图
16-7-8、图16-7-9。
根据相对沉降量s／b，即沉降量和承压板的宽度或直径之比来确定地基承载力。若承压板面积为0.25～0.50m2，对于低压缩性土和砂土，可取s／b=0.01～0.015所对应的荷载值作为地基土的承载力基本值；对于中、高压缩性土可取s／b=0.02所对应的荷载值为承载力的基本值。
3)极限荷载法
若比例界限压力P0和极限承载力PU接近，即当P～S曲线上的比例界限点出现后，土体很快达到破坏时，可以用PU除以安全系数K作为地基土承载力的基本值；当P0与极限荷载PU不接近时，此时P～S曲线上既有P0，又有PU，可按下式计算地基承载力基本值：
(16-7-14)
A. 载荷板一倍宽度的深度以内
B. 载荷板二倍宽度的深度以内
C. 载荷板一倍宽度的深度以外
D. 载荷板一倍宽度的深度以外答案：
B
(二)静力触探试验(DPT)
静力触探是通过一定的机械装置，将一定规格的金属探头用静力压入土层中，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。静力触探自1917年瑞典正式使用以来，至今已有80年的历史。于60年代初期，我国与其他国家大体上在同一时期发展了电测静力触探，利用电测传感器直接量测探头的贯入阻力，大大提高了量测的精度和工效，有很好的再现性，并能实现数据的自动采集和自动绘制静力触探曲线，反映土层剖面的连续变化，操作快捷。
静力触探的主要优点是连续、快速、精确；可以在现场直接测得各土层的贯入阻力指标；掌握各土层原始状态(相对于土层被扰动和应力状态改变而言)下有关的物理力学性质。这对于地基土层在竖向变化比较复杂，而用其他常规勘探手段不可能大密度取土或测试
来查明土层变化；对于饱和砂土、砂质粉土以及高灵敏度软粘土层中钻探取样往往不易
达到技术要求，或者无法取样的情况；用静力触探连续压入测试，则显出其独特的优越性。但是，静力触探也有不足之处：不能对土层进行直接的观察、鉴别；由于稳固的反
力问题没有解决，测试深度不能超过80m；对于含碎石、砾石的土层和很密实的砂层一般不适合应用等。
【例题12】下列哪些土层不适合应用静力触探（）。
A. 饱和粉土
B. 软粘土
C. 饱和粉砂
D. 密实砂土答案：D 1．静力触探试验的主要技术要求
静力触探仪主要由三部分组成：贯入装置(包括反力装置)，其基本功能是可控制等速压
贯入；另一部分是传动系统，目前国内外使用的传动系统有液压和机械的两种；第三部
分是量测系统，这部分包括探头、电缆和电阻应变仪(或电位差计自动记录仪)等。静力
触探仪按其传动系统可分为：电动机械式静力触探仪、液压式静力触探仪和手摇轻型链
式静力触探仪。
常用的静力触探探头分为单桥探头和双桥探头和孔压探头。根据实际工程所需测定的地
基土层参数选用单桥探头或双桥探头，探头圆锥截面积以10cm2为宜，也可使用5cm2。(1)单桥探头
单桥探头只能测定一个触探指标—比贯入阻力PS，该指标的基本概念为：
1)这一贯入阻力对应于一定几何形状的探头，因此是相对贯入阻力，经大量试验研究，
按规范确定的探头规格，则触探结果不受其规格尺寸的影响。
2) PS值是探头锥尖底面积A与总贯入阻力P的比值：
(3)确定单桩承载力标准值Rk
重型动力触探试验对桩基持力层的锤击数N63.5与打桩机最后若干锤的平均每锤贯入度之间有一定的相关关系，根据这种关系就可以确定打入桩的单桩承载力标准值Rk。
信号部分 1 试判断下述结论的正误。 （ 1 ）凡频谱是离散的信号必然是周期信号。 （ 2 ）任何周期信号都由频率不同，但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。（ 3 ）周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱也是离散的。 （ 4 ）周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。 （ 5 ）非周期性变化的信号就是随机信号。 （ 6 ）非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数关系。（ 7 ）信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。 （ 8 ）各态历经随机过程是平稳随机过程。 （ 9 ）平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计持征。（ 10 ）两个周期比不等于有理数的周期信号之和是周期信号。 （ 11 ）所有随机信号都是非周期信号。 （ 12 ）所有周期信号都是功率信号。 （ 13 ）所有非周期信号都是能量信号。 （ 14 ）模拟信号的幅值一定是连续的。 （ 15 ）离散信号即就是数字信号。 2 对下述问题，选择正确答案填空。 （ 1 ）描述周期信号的数学工具是( ) 。 A. 相关函数 B. 傅氏级数 C. 拉氏变换 D. 傅氏变换 （ 2 ）描述非周期信号的数学工具是( ) 。 A. 三角函数 B. 拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 （ 3 ）时域信号持续时间压缩，则频域中低频成分( ) 。 A. 不变 B. 增加 C. 减少 D. 变化不定
（ 4 ）将时域信号进行时移，则频域信号将会( ) 。 A. 扩展 B. 压缩 C. 不变 D. 仅有相移 （ 5 ）概率密度函数在( )域、相关函数是在( )域、功率谱密度函数是在( )域上来描述的随机信号 A. 时间 B. 空间 C. 幅值 D. 频率 3 指出题图 3 所示的信号时域波形时刻与时刻频谱（幅值谱）有无变化，并说明原因。 题 3 图题 6 图 4 判断下列序列是否是周期函数。如果是，确定其周期。 （ 1 ）；（ 2 ）。 5 有一组合信号，系由频率分别为 724Hz 、 44Hz 、 5005410Hz 及 600Hz 的相同正弦波叠加而成。求该信号的周期 T 。 6 求题 6 图所示，非对称周期方波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 7 求题 7 图所示三角波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 答案： 1. 判断题
2、离散信号的频谱是_连续_（连续/离散）信号。 5、如果一个信号的最高频率为60Hz ，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于_120_Hz 。 7、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号_相乘__，使高频信号的幅值随被测信号的_频率变化_而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的_相乘__ 。 9、绘制周期信号)(t x 的单边频谱图，依据的数学表达式是_傅氏三角级数中的各项系数_， 而双边频谱图的依据数学表达式是_傅氏复指数级数中的各项系数。 11、单位脉冲函数0()t t δ-与在0t 点连续的模拟信号()f t 的下列积分：dt t t t f )()(0-? ∞ ∞ -δ= _ f （t0）_。这性质称为_积分筛选特性（抽样特性、筛选特性）。 12、某一阶系统的频率响应函数为1 21)(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号 )(t y 的频率为=ω__ _1/2__，幅值=y __ =φ_ 0 45-__。 频率保持特性， 13、满足测试装置不失真测试的频域条件是_幅频特性为一常数和_相频特性与频率成线性 关系_。 14、根据载波受调制的参数不同，调制可分为_调幅_、__ 调频_、_调相 _。 15、常用滤波器的上、下截止频率1c f 、2c f 的定义为_ 幅频特性曲线降为最大值的1 倍 时对应的频率为截止频率_，其带宽B ＝ __21c c f f -___，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为_212c c f f =_。 16、若某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2 x ψ=_A ，均方根值为 x rms 17、RC 低通滤波器中RC 值愈_大_，则上截止频率愈低。 18、从时域看，系统的输出是其输入与该系统__脉冲响应函数__的卷积。 20、当被测信号不随时间而变化或相对观察时间而言其变化是极其缓慢的，此时的测试称为_静态测试 。 21、测试信号随时间而变化的测试称为__动态测试_____。
一，简答题 1?什么叫测试系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？答：测试装置输出信号的傅里叶变换和输入信号的傅里叶变换之比称为装置的频率响应函数，若在系统中的传递函数 H（s）已知的情况下，令H（s）中的s=jw便可求得频率响应函数。 2. 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？答：静态特性：（1）线性度，（2）灵敏度，（3）回程误差，（4）分辨率，（5）零点漂移和灵敏度漂移。动态特性：（1）传递函数，（2）频率响应函数，（3）脉冲响应函数，（4）环节的串联和并联。 3. 在什么信号作用下，系统输出的拉斯变换就是系统的传递函数。答：在单位脉冲信号作用下，（单位脉冲函数3（t） =1）。 4. 为什么电感式传感器一般都米用差动形式？答：差动式电感器具有高精度、线性范围大、稳定性好和使用方便的特点。 5. 测试装置实现不失真测试的条件是什么？答：幅频和相频分别满足 A（w）=A 0=常数，①（w） =-t o w ; 6. 对于有时延t o的S函数（t-t °）,它与连续函数f （t）乘积的积分 （t 1 ）f（t）dt将是什么？答：对于有时延t o的S函数（t-t o），它与连续函数f （t ）0 乘积只有在t=t 0时刻不等于零，而等于强度为f （t o）的S函数，在（- X，+X）区间中积分则（t Gf（t）dt= （t o）f（t）dt=f （ t o） 8. 巴塞伐尔定即的物理意义是什么？在时域中计算总的 信息量等于在频域中计算总的信息量。 9?试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需电容平衡的原因？答：由于 纯电阻交流电桥即使各桥臂均为电阻，但由于导线间存在分布电容，相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了有电阻平衡外，必须有电容平衡。 10.说明测量装置的幅频特性A（CD ）和相频特性?（CD ）的物理意义。答：测量装置的幅频特性A（D ）是指定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比。相频特性是指稳态输出对输入的相位差。11.差动型变磁阻式电感传感器在使用时，常把两个线圈接在一个电桥中，这样做有什么优点？答：这样做使得灵敏度和线性度都提高。 12. 用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，对其时间常数T应提出什么要求？指出一种测量一阶系统的时间常数T的方式。答：时间常数T 应越小越好，测量方法：频率响应法、阶跃响应法。 13. 线性系统有哪些主要特性（最少指出3个）？答：（1）叠加性，（2）比例性，（3）微分性，（4）积分性，（5）频率保持性。 14. 对于有时延t o的S函数（t t o），它与连续函数f （t）乘积的积分 （t t0）f（t）dt将是什么？答：对于有时延t o的S函数（t t o）,它与连续函数f （t ）的积分只有在t=-t 0时不等于零，而等于强度f （-t 0）的函数，在（- X，+X）区间内， 15. 一阶、二阶测试系统的动态特性是什么？答：一阶系统特性：（1）当激励频
北京工业大学２００7—2００8学年第二学期 测量技术基础试卷(开卷) 班级学号姓名成绩 一、填空题（２5分，每空1分) 1．时间常数τ是一阶传感器动态特性参数，时间常数τ越小，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。 2．满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。３．电荷放大器常用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷量成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。 4．信号当时间尺度在压缩时，则其频带变宽其幅值变小。 5.当测量较小应变值时,应选用电阻应变效应工作的应变片，而测量大应变值时，应选用压阻效应工作的应变片，后者应变片阻值的相对变化主要由材料电阻率的相对变化来决定。6．电感式和电容式传感器常采用差动方式，不仅可提高灵敏度,且能改善或消除非线性。7．电涡流传感器是利用金属材料的电涡流效应工作,可分为低频透射式和高频反射式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。
8.在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为 调制波 ,载送低频信号的高频振荡信号称为 载波 ,将经过调制过程所得的高频振荡波称为 已调制波 。 9．已知()t t x ωsin 12=,()t δ为单位脉冲函数,则积分()?∞ +∞-?? ? ?? -?dt t t x ωδ2π= 12 。 １０.已知霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20,若测得感应电动势的频率为3０0Hz ，则被测轴的转速为 900ｒ/min 。 1１. RC 低通滤波器中的ＲＣ值越大,则其上限截止频率越 小 。 1２． 频率混叠是由于 采样频率过低 引起的，泄漏则是由于 信号截断 所引起的。 二、选择题(１5分,每题1.5分) 1．离散、周期的时域信号频谱的特点是( C ）的。 A 非周期、离散? B 非周期、连续 C 、周期、离散 D 周期、连续 2．按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量控制型的是( C )。 Ａ 电阻传感器? B 电感传感器 C 光电传感器 D 电容传感器 3．变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采用（ Ｂ )材料制成。 A 金属 Ｂ 导磁 C 塑料 Ｄ 导电 4.测试装置能检测输入信号的最小变化能力,称为（ D )。 A 精度 B 灵敏度 C 精密度 Ｄ 分辨力 ５.数字信号的特征是( B ）。 A 时间上离散，幅值上连续 B 时间、幅值上都离散 C 时间上连续,幅值上量化 ? D 时间、幅值上都连续
声波测试技术的原理及其运用 1.声波测试原理 声波探测技术是一种岩土体测试技术，它根据弹性波在岩体中传播的原理，用仪器的发射系统向岩土体中发射声波，由接受系统接收。由于岩体的岩性、结构面情况、风化程度、应力状态、含水情况等地质因素都能直接引起声波波速、振幅和频率发生变化，因此可通过接收器所接受的声波波速、频率和振幅了解岩土体地质情况并求得岩土体某些力学参数（如泊松比、动弹性模量、抗压强度、弹性抗力系数等）和其他一些工程地质性质指标（如风化系数、裂隙系数、各向异性系数等）。 声波仪是声波探测使用的仪器。声波仪有多种型号，主动测试的仪器一般都由发射系统和接收系统两大部分组成。发射系统包括发射机和发射换能器，接收系统包括接收机和接收换能器。发射机是一种声源讯号的发射器，由它向压电材料制成的换能器(图中的1)输送电脉冲，激励换能器的晶片，使之振动而产生声波，向岩体发射。于是声波在岩体中以弹性波形式传播，然后由接收换能器(图中的2)加以接收，该换能器将声能转换成电子讯号送到接收机，经放大后在接收机的示波管屏幕上显示波形。 声波仪的主要部件示意图 2.声波测试技术的运用 声波探测可分为主动测试和被动测试两种工作方法。主动测试所利用的声波由声波仪的发射系统或槌击方式产生；被动测试的声波则是岩体遭受自然界的或其它的作用力时，在变形或破坏过程中由它本身发出的(如滑坡)。主动测试包括波速测定，振幅衰减测定和频率测定，其中最常用的是波速测定。 目前在工程地质勘探中，已较为广泛地采用声波探测解决下列地质问题：根据波速等声学参数的变化规律进行工程岩体的地质分类；根据波速随岩体裂隙发育而降低及随应力状态的变化而改变等规律，圈定开挖造成的围岩松驰带，为确定合理的衬砌厚度和锚杆长度提供依据；测定岩体或岩石试件的力学参数如杨氏模量、剪切模量和泊松比等；利用声速及声幅在岩体内的变化规律进行工程岩体边坡或地下硐室围岩稳定性的评价；探测断层、溶洞的位置及规模，张开裂隙的延伸方向及长度等；利用声速、声幅及超声电视测井的资料划分钻井剖面岩性，进行地层对比，查明裂隙、溶洞及套管的裂隙等；划分浅层地质剖面及确定地下水面深度；天然地震及大面积地质灾害的预报。 声波探测的工作方法： （1）测网的布置 测网的布置一般应选择有代表性的地段，力求以最少的工作量解决较多的地质问题。 测点或观测孔的布置一般应选择在岩性均匀、表面光洁、无局部节理裂隙的地方，以避免介质不均匀对声波的干扰。如果是为了探测某一地质因素，测量地段应选在其他地质因素基本均匀的地方，以减少多种地质因素变化引起的综合异常给资料解释带来困难。装置的距离要根据介质的情况、仪器的性能以及接收的波型特点等条件而定。 （2）工作方式
X射线荧光分析 X-Ray Fluorescence X射线的产生和特点 特征X射线 L壳层由L1、L2、L3三个子能级构成；M壳层由五个子能级构成；电子跃迁必须服从选择定则N壳层由七个子能级构成； X射线的特点: ?波粒二象性 ?直线传播，折射率约为1 ?具有杀伤力 ?具有光电效应 ?散射现象
–相干散射：散射线能量不变，与入射线相互干涉。 –不相干散射：入射线部分能量传递给原子，散射线波长变长，与入射线不相互干涉。 ?吸收现象 X射线的吸收现象 ?X射线在穿过被照射物体时，因散射、光电效应、热损耗的影响，出现强度衰减的现象，称为X射线的吸收。与物质的厚度、密度、入射线强度有关。 突变点λ（波长）称为吸收 限 原因：X射线将对应能级的 电子轰出，使光子大量吸收。?X射线吸收现象的应用 ?阳极靶镀层，获得单色X射线 ?X荧光的特点 荧光X射线的最大特点是只发射特征X射线而不产生连续X射线。试样激发态释放能量时还可以被原子内部吸收继而逐出较外层的另一个次级光电子，此种现象称为俄歇效应。被逐出的电子称为俄歇电子。俄歇电子的能量也是特征的，但不同于次级X射线。 ?波长色散型X荧光光谱仪 ?分析原理 当荧光X射线以入射角θ射到已知晶面间距离d的晶体（如LiF）的晶面上时，发生衍射现象。根据晶体衍射的布拉格公式λ∝dsinθ可知，产生衍射的入射光的波长λ与入射角θ有特定的对应关系。逐渐旋转晶面用以调整荧光X射线的入射角从0°至90°，在2 θ角度的方向上，可依次检测到不同λ的荧光X射线相应的强度，即得到试样中的系列荧光X射线强度与2 θ关系的X射线荧光光谱图 X射线衍射分析 X Ray Diffraction X射线衍射的理论基础
------单选 使用最小二乘法时,偏差的平方和最小意味着拟合直线与整个实验数据（）收藏 A. 偏离度大 B. 偏离度最小 C. 不相关 D. 以上3个都不对 回答错误!正确答案： B 相敏检波的特点是( ) 收藏 A. 能够知道被测信号的幅值和极性 B. 不知道被测信号的幅值,能够知道被测信号的极性 C. 能够知道被测信号的幅值,不知道被测信号的极性 D. 以上都不正确 回答错误!正确答案： A 单边谱的幅值谱图高度为双边谱的（）倍。 收藏 A. 1倍 B. 3倍 C. 2倍 D. 4倍 回答错误!正确答案： C 时域信号的时移,则其频谱变化为（）。 收藏 A. 压缩 B. 扩展 C. 不变 D. 相移
一选频装置,其幅频特性在f1~f2区间急剧衰减（f2>f1）,在0～f1和f2～∞之间近于平直,这是（）滤波器 收藏 A. 带通 B. 带阻 C. 高通 D. 低通 回答错误!正确答案： B 周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的（）倍。 收藏 A. 奇数 B. 偶数 C. 复数 D. 整数 回答错误!正确答案： D 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( )传感器。 收藏 A. 电阻式 B. 电涡流式 C. 电容式 D. 压电式 回答错误!正确答案： B 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( )倍。 收藏 A. 3 B. 2 C. 1 D. 2.5 回答错误!正确答案： B
收藏 A. 反比 B. 平方 C. 非线性 D. 线性 回答错误!正确答案： D 各态历经随机过程必须是（）。 收藏 A. 连续的 B. 平稳随机过程 C. 非周期的 D. 周期的 回答错误!正确答案： B 下列对负载效应的表达错误的是（） 收藏 A. 测量环节作为被测量环节的负载,两环节将保持原来的传递函数 B. 测量环节作为被测量环节的负载,接到测试系统时,连接点的状态将发生改变 C. 负载效应指,测量环节与被测量环节相连时对测量结果的影响 D. 测量环节作为被测量环节的负载,整个测试系统传输特性将发生变化 回答错误!正确答案： A 压电传感器采用并联接法时,两晶片负极集中在( )上 收藏 A. 上极板 B. 下极板 C. 中间极板 D. 侧极板 回答错误!正确答案： C 一阶测试系统、二阶测试系统的瞬态响应之间最重要的差别是（）
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
一、名词解释 1. 原子吸收灵敏度：也称特征浓度，在原子吸收法中，将能产生1％吸收率即得到0.0044 的吸光 度的某元素的浓度称为特征浓度。计算公式：S=0.0044 x C/A （ug/mL/1%） S——1％吸收灵敏度C ——标准溶液浓度0.0044 ——为1％吸收的吸光度 A——3 次测得的吸光度读数均值 2. 原子吸收检出限：是指能产生一个确证在试样中存在被测定组分的分析信号所需要的该组分的最 小浓度或最小含量。通常以产生空白溶液信号的标准偏差2?3倍时的测量讯号的浓度表示。 只有待测元素的存在量达到这一最低浓度或更高时，才有可能将有效分析信号和噪声信号可靠地区分开。 计算公式： D = c K S /A m D一一元素的检出限ug/mL c ――试液的浓度 S ――空白溶液吸光度的标准偏差 A m――试液的平均吸光度K――置信度常数，通常取2~3 3．荧光激发光谱：将激发光的光源分光，测定不同波长的激发光照射下所发射的荧光强度的变化， 以I F—入激发作图，便可得到荧光物质的激发光谱 4 ?紫外可见分光光度法：紫外一可见分光光度法是利用某些物质分子能够吸收200 ~ 800 nm光谱 区的辐射来进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱源于价电子或分子轨道上电子的电子能级间跃迁，广泛用于无机和有机物质的定量测定，辅助定性分析（如配合IR）。 5 ?热重法：热重法（TG是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。TG基本原 理：许多物质在加热过程中常伴随质量的变化，这种变化过程有助于研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。热重分析通常可分为两类：动态（升温）和静态（恒温）。检测质量的变化最常用的办法就是用热天平（图1），测量的原理有两种：变位法和零位法。 6?差热分析；差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技 术。差热分析曲线是描述样品与参比物之间的温差（△ T）随温度或时间的变化关系。在DAT试验中， 样品温度的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的。如: 相转变，熔化，结晶结构的转变， 沸腾，升华，蒸发，脱氢反应，断裂或分解反应，氧化或还原反应，晶格结构的破坏和其它化学反应。一般说来，相转变、脱氢还原和一些分解反应产生吸热效应；而结晶、氧化和一些分解反应产生放热效应。 7. 红外光谱：红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光 照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，导致分子振动或转动引起偶极矩的净变化,使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强度减弱，记录经过样品的光透过率T%寸波数或波长
１ ‘一、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分。请将答案填写 在下表中，正确的画“○” ，错误的打“×” ） 1 .二阶装置的固有频率ωn 表征装置惯性的大小，其值将直接影响其响应速度的快慢。 2. 可以明确的用数学关系式描述的信号称为确定性信号。 3. 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000HZ 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。 4. 有限个周期信号必形成新的周期信号。 5. 确定了幅值和频率就可以确定一个谐波信号。 6.变极距型电容或电感传感器，只要满足δ0》△δ的条件，则灵敏度均可视为常数。 7. 在热电偶中接入另一个等温的导体，其热电势不变。 8.用差动变压器式电感器作位移测量时，根据其输出电压的正负极性就能直接辨别出被测位移的方向。 9.压电片并联时，传感器的电容量大，输出电荷小。 10.物性型传感器是利用敏感器件材料本身物理性质的变化来实现信号检测的。 二、选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分。请将答案填写在下表中） 1.测试装置能感知的输入变化量越小，表示测试装置的_______。 A ．线性度越好 B ．迟滞越小 C ．重复性越好 D ．分辨力越高 2.用常系数微分方程描述的系统为 ________ 系统。 A 相似 B 物理 C 力学 D 线性 3.无论二阶装置的阻尼比ζ如何变化，当它所受的激振力频率等于装置固有频率 时，该装置的输出与激振力之间的相位差必为 A.0? B.90? C.180? D.090??~之间反复变化的值 4．δ(t)函数的频谱是______ A 有限离散频谱 B 有限连续频谱 C 无限离散频谱 D 无限连续频谱 5. 若测试系统由两个环节并联而成，且两环节的传递函数分别为H 1(S) 和 H 2(S)，则该系统的总传递函数为________。 A.H 1(s)+H 2(s) B. H 1(s)H 2(s) C. H 1(s)–H 2(s) D. H 1(s)/H 2(s) 6.灵敏度始终为常数的传感器是_________。 A.电容式传感器 B.电感式传感器 C.电阻应变片 D.热敏电阻 7.在光电作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象称_________效应。 A ． 内光电 B 外光电 C 热 电 D 阻挡层光电 8. 若热电偶的两电极材料相同，且两结点温度不同，则热电偶 为零。 A 仅有接触电势 B 总的热电势为零 C 仅有单一导体的温差电势 D 接触电势和温差电势均不为零 9.描述非周期信号的数学工具是______。 A .相关系数 B .傅立叶级数 C .拉氏变换 D .傅立叶变换 10.将信号在时域进行时移，则在频域中信号将会___ ___。 A ．不变 B ．扩散 C ．压缩 D ．仅有相移 11.欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用________传感器。 A .压电式 B .磁电式 C .电阻式 D .热电式 12.半导体应变片具有________等优点。 A.灵敏度高 B.温度稳定性好 C.可靠性高 D.接口电路复杂 1.测试装置能感知的输入变化量越小，表示测试装置的_______。 A ．线性度越好 B ．迟滞越小 C ．重复性越好 D ．分辨力越高 4.非线性度是描述标定曲线 的程度。 A .接近真值 B .偏离拟合直线 C .正反行程不重合 D .重复性
机械工程测试技术主要知识点 绪论 1)测试系统的组成 第一章信号的描述 2)信号的分类什么是确定信号，什么是周期信号什么是非周期信号什么是准周期信号什么是非确定性信号 确定性信号：能用明确的数学关系式或图像表达的信号称为确定性信号 非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号 周期信号(period signal)：依一定的时间间隔周而复始、重复出现；无始无终。 一般周期信号：（如周期方波、周期三角波等）由多个乃至无穷多个频率成分（频率不同的谐波分量）叠加所组成，叠加后存在公共周期。 准周期信号(quasi-periodic signal)：也由多个频率成分叠加而成，但不存在公共周期。（实质上是非周期信号） 3)离散信号和连续信号能量信号和功率信号 什么是能量（有限）信号—总能量是有限的 什么是功率（有限）信号信号在有限区间（t1, t2）上的平均功率是有限的 4)时域信号和频域信号 以时间为独立变量，描述信号随时间的变化特征，反映信号幅值与时间的函数关系 以频率为变量建立信号幅值、相位与频率的函数关系 5)一般周期信号可以利用傅里叶展开成频域信号 6)傅里叶级数展开和傅里叶变换的定义和公式傅里叶变换的主要性质
傅里叶变换： 傅里叶变换： 性质： 对称性：X(t) ? x(-f )尺度改变性 频移特性
7)把时域信号变换为频域信号，也叫做信号的频谱分析。 8)求方波和三角波的频谱，做出频谱图，分别用三角函数展开式和傅里叶级数展开式 傅里叶变换…… 9)非周期信号的频谱分析通过 傅里叶变换 10)周期信号和非周期信号的频谱的主要区别 周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱是连续的求单边指数衰减函数的傅里叶变换（频谱） 11)随机信号的描述，可分成足什么条件在随机信号的实际测试工作中，为什么要证明随机过程是各态历经的 随机信号必须采用概率和统计的方法进行描述 工程中绝大多数随机过程假定符合各态历经过程，则可用测得的有限样本记录来代表总体过程，否则理论上要测量无穷个样本才能描述该过程 12)脉冲函数的频谱什么是脉冲函数的筛选性质矩形窗函数平稳随机过程和非平稳随机过程，平稳随机过程又可分为各态历经和 非各态历经两类，各态历经随机过程的统计特征参数满的频谱sinc函数的定义单边指数函数的频谱单位阶跃函数的频谱δ函数具有等强度、无限宽广的频谱，这种频谱常称为“均匀谱”。 Sinc（x）=sinx/x
一、选择题：（8分/每题1分） 1. .当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（D）。 A. 光电子； B. 二次荧光； C. 俄歇电子； D. （A+C） 2. 有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm，用铁靶Kα（λKα=0.194nm）照射该晶体能产生（B）衍射线。 A. 三条；B .四条；C. 五条；D. 六条。 3. .最常用的X射线衍射方法是（B）。 A. 劳厄法； B. 粉末多晶法； C. 周转晶体法； D. 德拜法。 4. .测定钢中的奥氏体含量，若采用定量X射线物相分析，常用方法是（C ）。 A. 外标法； B. 内标法； C. 直接比较法； D. K值法。 5. 可以提高TEM的衬度的光栏是（B ）。 A. 第二聚光镜光栏； B. 物镜光栏； C. 选区光栏； D. 其它光栏。 6. 如果单晶体衍射花样是正六边形，那么晶体结构是（D）。 A. 六方结构； B. 立方结构； C. 四方结构； D. A或B。 7. .将某一衍射斑点移到荧光屏中心并用物镜光栏套住该衍射斑点成像，这是（C）。 A. 明场像； B. 暗场像； C. 中心暗场像； D.弱束暗场像。 8. 仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是（B）。 A. 背散射电子； B. 二次电子； C. 吸收电子； D.透射电子。 一、判断题：（8分/每题1分） 1.产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。（√） 2.倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。（√） 3.大直径德拜相机可以提高衍射线接受分辨率，缩短暴光时间。（×） 4.X射线物相定性分析可以告诉我们被测材料中有哪些物相，而定量分析可以告诉我们这些物相的含量有 什么成分。（×） 5.有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，后者仅仅是仪器 的制造水平。（√） 6.电子衍射和X射线衍射一样必须严格符合布拉格方程。（×） 7.实际电镜样品的厚度很小时，能近似满足衍衬运动学理论的条件,这时运动学理论能很好地解释衬度像。 （√） 8.扫描电子显微镜的衬度和透射电镜一样取决于质厚衬度和衍射衬度。（×） 二、填空题：（14分/每2空1分） 1.电子衍射产生的复杂衍射花样是高阶劳厄斑、超结构斑点、二次衍射、孪晶斑点和菊池花样。 2.当X射线管电压低于临界电压仅可以产生连续谱X射线；当X射线管电压超过临界电压就可以产生 连续谱X射线和特征谱X射线。 3.结构振幅用F 表示，结构因素用2 F表示，结构因素=0时没有衍射我们称 结构消光或系统消光。对于有序固溶体，原本消光的地方会出现弱衍射。 4.电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。 5.衍射仪的核心是测角仪圆，它由辐射源、试样台和探测器共同组成测角仪。 6.X射线测定应力常用仪器有应力仪和衍射仪，常用方法有Sin2Ψ法和0o-45o法。 7.运动学理论的两个基本假设是双束近似和柱体近似。 8.电子探针包括波谱仪和能谱仪两种仪器。 三、名词解释：（10分/每题2分） 1.形状因子——由于晶体形状引起的衍射强度分布变化，又称干涉函数。
一. 判断题(本题共10分，对则打“√”，不对则打“×”) 1．任意两个变量x 和y 之间的真实关系均可用一元线性回归方程来描述。（ ） 2．相关函数和相关系数一样都可以用它们数值的大小来衡量两函数的相关程度。( ) 3．对多次测量的数据取算数平均值，就可以减少随机误差的影响。（ ） 4．对一个具有有限频谱（0~fc ）的连续信号采样，若满足 2fcTs ≥1,采样后得到的输出信号能 恢复为原来的信号。（ ）[Ts 为采样频率] 5．设某周期信号x(t)之单位为μ，则其均方根谱之单位为μ2 ，其功率谱之单位为μ。（ ） 6．测量系统的固有频率越高，其灵敏度也越高。（ ） 7．A/D 转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（ ） 8．接触式测温是基于热平衡原理进行的，非接触式测温是基于热辐射原理进行的（ ） 9．同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。（ ） 10．只要信号一经截断，就不可避免地引起混叠。（ ） 二．选择题（共20分，每题2分） 1．压电加速度测量系统的工作频率下限取决于（ ） a. 加速度力学系统的频率特性； b. 压电晶体的电路特性； c. 测量电路的时间常数 2．把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ） a. 记录时间太长； b. 采样间隔太宽； c .记录时间太短； d. 采样间隔太窄 3．要测量x(t)=50Sin40πt+10Sin2000πt 的振动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（ ） 的惯性加速度计。 a.f n =15Hz 、β=0.707; b. f n =1000Hz 、β=0.707 ; c. f n =50Hz 、β=0.04 ; d. f n =1000Hz 、β=0.04 4. 自相关函数是一个（ ）函数 a.奇函数； b.偶函数； c.非奇非偶函数； d. 三角函数 5．在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电 6．（ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。 a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式 7．半导体热敏电阻的电阻温度系数α可用下式（ ）表示（已知半导体热敏电阻与温度系数关系可用T B Ae R =描述） a.α=dT R dR ；b. α=2T B ；c. α=2T A ；d. α= 00111ln ln T T R R --(R 1,R 0分别是温度T 1,T 0时的电阻值) 8．如果一信号的自相关函数R x (τ)是一定周期性不衰减，则说明该信号（ ） a.均值不为0； b.含周期分量； c.是各态历经的 ； d.是各态不历经的 9．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ） a.图解法； b.最小二乘法； c.分值法； d.端点连线法 10．半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（ ）引起。 a.半导体电阻率的变化； b.半导体几何尺寸的变化； c.贴片位置的温度变化； d.供桥电源的变化 三．测量系统基本知识题（70分） 1．磁电式速度传感器中，速度线圈采取上下两绕组相串联的目的是什么 ？磁头件与被测物体固紧时有何要求？（6分）
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 集成电路测试原理及方法简介 院系：电气工程及自动化学院 姓名： XXXXXX 学号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXXXX 设计时间： XXXXXXXXXX
摘要 随着经济发展和技术的进步，集成电路产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节，是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路基础设计是集成电路产业的一门支撑技术，而集成电路是实现集成电路测试必不可少的工具。 本文首先介绍了集成电路自动测试系统的国内外研究现状，接着介绍了数字集成电路的测试技术，包括逻辑功能测试技术和直流参数测试技术。逻辑功能测试技术介绍了测试向量的格式化作为输入激励和对输出结果的采样，最后讨论了集成电路测试面临的技术难题。 关键词：集成电路；研究现状；测试原理；测试方法
目录 一、引言 (4) 二、集成电路测试重要性 (4) 三、集成电路测试分类 (5) 四、集成电路测试原理和方法 (6) 4.1.数字器件的逻辑功能测试 (6) 4.1.1测试周期及输入数据 (8) 4.1.2输出数据 (10) 4.2 集成电路生产测试的流程 (12) 五、集成电路自动测试面临的挑战 (13) 参考文献 (14)
一、引言 随着经济的发展，人们生活质量的提高，生活中遍布着各类电子消费产品。电脑﹑手机和mp3播放器等电子产品和人们的生活息息相关，这些都为集成电路产业的发展带来了巨大的市场空间。2007年世界半导体营业额高达2.740亿美元，2008世界半导体产业营业额增至2.850亿美元，专家预测今后的几年随着消费的增长，对集成电路的需求必然强劲。因此，世界集成电路产业正在处于高速发展的阶段。 集成电路产业是衡量一个国家综合实力的重要重要指标。而这个庞大的产业主要由集成电路的设计、芯片、封装和测试构成。在这个集成电路生产的整个过程中，集成电路测试是惟一一个贯穿集成电路生产和应用全过程的产业。如：集成电路设计原型的验证测试、晶圆片测试、封装成品测试，只有通过了全部测试合格的集成电路才可能作为合格产品出厂，测试是保证产品质量的重要环节。 集成电路测试是伴随着集成电路的发展而发展的，它为集成电路的进步做出了巨大贡献。我国的集成电路自动测试系统起步较晚，虽有一定的发展，但与国外的同类产品相比技术水平上还有很大的差距，特别是在一些关键技术上难以实现突破。国内使用的高端大型自动测试系统，几乎是被国外产品垄断。市场上各种型号国产集成电路测试，中小规模占到80%。大规模集成电路测试系统由于稳定性、实用性、价格等因素导致没有实用化。大规模/超大规模集成电路测试系统主要依靠进口满足国内的科研、生产与应用测试，我国急需自主创新的大规模集成电路测试技术，因此，本文对集成电路测试技术进行了总结和分析。 二、集成电路测试重要性 随着集成电路应用领域扩大，大量用于各种整机系统中。在系统中集成电路往往作为关键器件使用，其质量和性能的好坏直接影响到了系统稳定性和可靠性。 如何检测故障剔除次品是芯片生产厂商不得不面对的一个问题，良好的测试流程，可以使不良品在投放市场之前就已经被淘汰，这对于提高产品质量，建立生产销售的良性循环，树立企业的良好形象都是至关重要的。次品的损失成本可以在合格产品的售价里得到相应的补偿，所以应寻求的是质量和经济的相互制衡，以最小的成本满足用户的需要。 作为一种电子产品，所有的芯片不可避免的出现各类故障，可能包括：1.固定型故障；2.跳变故障；3.时延故障；4.开路短路故障；5桥接故障，等等。测试的作用是检验芯片是否存在问题，测试工程师进行失效分析，提出修改建议，从工程角度来讲，测试包括了验证测试和生产测试两个主要的阶段。
材料分析测试技术部分课后答案 太原理工大学材料物理0901 除夕月 1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。 ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 J ν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J 1-2 计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能. E=eV=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 J λ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量) V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s 1-3分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？ （1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射； （2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；
（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。 答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有一定的能量。最内层能量最低，向外能量依次增加。 根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以K?的能量大于Ka 的能量，Ka能量大于La的能量。 因此在不考虑能量损失的情况下： CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同） CuK?能激发CuKa荧光辐射；（K?>Ka） CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la） 1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。（铅对于上述Ⅹ射线的质量吸收系数分别为122.8，84.13，66.14 cm2／g）。再由曲线求出铅对应于管电压为30 kv条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。 解：查表得 以铅为吸收体即Z=82 Kαλ3 λ3Z3 μm Mo 0.714 0.364 200698 122.8 Rh 0.615 0.233 128469 84.13 Ag 0.567 0.182 100349 66.14 画以μm为纵坐标，以λ3Z3为横坐标曲线得K≈8.49×10-4，可见下图 铅发射最短波长λ0＝1.24×103/V＝0.0413nm λ3Z3＝38.844×103 μm = 33 cm3/g 1-5. 计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假设空气中只有质量分数80％的氮和质量分数20％的氧，空气的密度为1.29×10-3g／cm3）。 解：μm=0.8×27.7＋0.2×40.1=22.16+8.02=30.18（cm2/g） μ=μm×ρ=30.18×1.29×10-3=3.89×10-2 cm-1 1-6. 为使CuKα线的强度衰减1／2，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.90g／cm3）。1-7. CuKα1和CuKα2的强度比在入射时为2：1，利用算得的Ni滤波片之后其比值会有什么变化？ 解：设滤波片的厚度为t 根据公式I/ I0=e-Umρt；查表得铁对CuKα的μm＝49.3（cm2/g）,有：1/2=exp(-μmρt) 即t=-(ln0.5)/ μmρ=0.00158cm 根据公式：μm=Kλ3Z3，CuKα1和CuKα2的波长分别为：0.154051和0.154433nm ，所以μm=K
测试技术2012复习 题
测试技术2012复习题 一.填空题 1．时间常数τ是 一 阶传感器动态特性参数，时间常数τ越 小 ，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。 2．满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。 3．电荷放大器常用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷量成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。 4．信号当时间尺度在压缩时，则其频带变 宽 其幅值变 小 。 5．当测量较小应变值时，应选用电阻 应变 效应工作的应变片，而测量大 应变值时，应选用压阻效应工作的应变片，后者应变片阻值的相对变化主要 由材料电阻率的相对变化来决定。 6．电感式和电容式传感器常采用差动方式，不仅可提高灵敏度，且能改善或消 除非线性。 7. 电涡流传感器是利用 金属 材料的电涡流效应工作，可分为低频 透射 式和 高频 反射 式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。 8．在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为 调制波 ，载送低频信 号的高频振荡信号称为 载波 ，将经过调制过程所得的高频振荡波称为 已调制 波 。 9.某信号的自相关函数为τωτ0cos 100)(=x R ，则该信号的均值为 0 ， 均方根值为 10 。 10．已知霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20，若测得感应电动势的频率 为300Hz ，则被测轴的转速为 900r/min 。 11. RC 低通滤波器中的RC 值越大，则其上限截止频率越 小 。 12. 频率混叠是由于 采样频率过低 引起的，泄漏则是由于 信号截断 所引起 的。 13.作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为 敏感元件 。 14.在τ为 0 情况下，自相关函数值达到最大值。 15.已知某周期信号的周期为0.2s ，则该信号的3次谐波分量的频率为 15 Hz 。 16.周期信号的频谱具有 离散 性， 谐波 性和衰减性。 17.若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样信号的频谱会产生 频混 现象。 18.在外力作用下，金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化，而压阻式传感器 主要是 电阻率 发生变化，两者都引起 电阻值 发生变化。 19.衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之 间的不一致程度的指标为 重复性 。 20.电感式和电容式传感器常采用 差动 结构来提高其灵敏度，改善 非线 性误差 。 21.描述一阶系统动态特性的参数是 时间常数 ，其值越 小 ，则该系统 频带越宽，响应越快。 22.当压电式传感器使用 电荷 放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变 化的影响。 23.抗混滤波器是一种 低通 滤波器 ，其上限截止频率c f 与采样频率s f 之间 的关系应满足关系式 。