测试技术(第四章)
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可以转变为:r=-2σcosα/p只要知道测孔压力,就可计算出此压力下进入的孔的最小半径。
式中2σcosα一般近似地取-7500MPaA,则上式为:r(A)=7500/p最小孔直径r是指:在压力p下,凡是大于r的孔中都已压进了汞。
根据施加压力,便可求出对应的孔径尺寸,由水银压入量便可求出对应的孔体积。
由此便可算出孔体积随孔径大小变化的曲线,从而得出多孔材料的孔径分布。
而水银测孔仪由连续操作得出一系列不同压力下压入多孔材料的水银的体积,求出其孔径分布和总孔隙体积。
二、混凝土孔隙分析常用表征参数表征混凝土孔结构形态的参数通常有比孔容积、比表面积、孔径分布、孔隙率、平均孔径、孔形状、孔口密度、孔长度、孔颈比、孔曲率等,其中前4项是描述孔结构形态的主要参数。
压汞试验得到的比较直接的结果是不同孔径范围所对应的孔隙量,进一步计算得到总孔隙率、临界孔径、平均孔径、最可几孔径(即出现几率最大的孔径)及孔结构参数等。
临界孔径(又称阀值孔径)的定义:压入汞的体积明显增加时所对应的最大孔径。
在压力与压入汞体积的曲线上,临界孔径对应于汞体积屈服的末端点压力。
其理论基础为:材料由不同尺寸的孔隙组成,较大的孔隙之间由较小的孔隙连通,临界孔是能将较大的孔隙连通起来的各孔的最大孔级。
根据临界孔径的概念,该表征参数可反映孔隙的连通性和渗透路径的曲折性,在混凝土参数渗透性研究中,应用该表征参数较为合适。
最可几孔径是将dv/dlgr对lgr作图,曲线上的dv/dlgr峰值对应的孔径称为最可几孔径。
当W/C=0.5时,最可几孔径约为1000A,达到多害孔的范畴,抗渗性结果也说明了这一点。
这证明最可几孔径在说明混凝土抗渗性方面有重要的意义。
不同W/C最可几孔径分布水灰比与渗透系数之间的关系平均孔径有多种计算方法,如平均分布孔径和等量孔径。
三、混凝土压汞法影响因素由混凝土孔径r和施加压力p之间关系的Washburn公式可知,混凝土测孔结果受诸多试验因素的影响,如接触角θ、水银表面张力σ、试样制备、试样种类、试样干燥技术和加压速度等。
第四章习题讲解热电阻温度传感器常用调理电路热电阻温度传感器常用双恒流源调理电路,将由温度引起的电阻值的变化转换为电压信号。
调理电路的线路图如图4-6所示.。
这种方法特别适合于对热电阻型温度传感器的输出进行R/U 变换。
图中,R N 为标准电阻,一般为100欧姆或50欧姆,其数值等于热电阻在0℃时的初始值R 0。
Rt 是热电阻,为了减少电流流过Rt 和Ro 发热产生的误差,恒流源选1~3mA ,通常输出电压Ut 很小,因此需经过测量放大器放大,精度要求较高的场合,可选用AD 公司提供的AD521,AD522和612型,以及国产ZF60S 型单片集成测量放大器。
图4-6 测量放大器用于双恒流源电路输出的放大调理双恒流源调理电路输出电压为:t N R R R u u u ∆=-000000[1]R I A T R I I R A T=+-= (4-4)R u ∆经差分放大器放大后得到:out R u k u =∆其中k 为放大器的放大倍数。
例4-1:设计一个测温系统,采用热电阻R T 作测温传感器已知:电阻R~T 的关系式为: R T (T)=R 0(1+AT)。
其中,R 0=100Ω(00C 时铂电阻值),A=3.9⨯10-3/ 0C 要求:测温范围0~200 0C ,分辨率为1 0C求:1)画出系统结构框图,说明各电路的作用。
2)画出所选用的调理电路,写出温度输入和调理电路输出的关系式。
3)选择A/D 转换和放大器的放大倍数。
4)证明所设计的系统能达到测温范围和分辨率要求。
解: 1) 系统结构框图如图4-7所示。
各环节的功能说明如下:传感器:将输入的待测非电量信号(这里为温度信号)转换为电信号;调理电路:将传感器输出的电信号进行调理放大,转换成适合A/D 转换器输入的信号; A/D 转换器:将模拟信号转换为数字信号,送入CPU 系统; CPU 系统:对信号进行分析处理并显示结果。
图4-7 系统结构图2)调理电路如图4-6所示.双恒流源输出为:t N R R R u u u ∆=-000000[1]R I A T R I I R A T=+-=3)若取恒流源输出0I =3mA ,选择8位A/D ,满量程FS V =10.24V 则A/D 的量化值为 810.24402q m V ==因为系统分辨率为10C ,所以当系统输入为10C 时,双恒流源输出'R u ∆为:'00m in 001 1.17R u I R A t I R A m V ∆=∆=⨯=于是放大器的放大倍数应为:'34.2Rq K u ==∆,取K=354) 在选定以上放大倍数之后,测温范围则为:max'38m ax 10.24250C1.17103512256CFS RV V T u KT -===︒∆⨯⨯⨯=⨯=︒即测温范围为:0~250 0C ,大于0~200 0C ,因此系统设计满足要求。
各章节习题(后附答案)第一章 信号及其描述(一)填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息,而信息总是蕴涵在某些物理量之中,并依靠它们来传输的。
这些物理量就是 ,其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述,以 为独立变量;而信号的频域描述,以 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点: , , 。
4、 非周期信号包括 信号和 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。
6、 对信号的双边谱而b ,实频谱(幅频谱)总是 对称,虚频谱(相频谱)总是 对称。
(二)判断对错题(用√或×表示)1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
( )2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
( )3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
( )4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
( )5、 随机信号的频域描述为功率谱。
( )(三)简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。
2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ,均方值2x ψ,和概率密度函数p(x)。
3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at的频谱。
4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=Tt T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。
5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x atω的频谱。
第二章测试装置的基本特性(一)填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ,输入信号2sin)(tt x =,则输出信号)(t y 的频率为=ω ,幅值=y ,相位=φ 。
2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
3、 为了获得测试信号的频谱,常用的信号分析方法有 、和 。