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第二章 测试装置的基本特性一、知识要点及要求(1)了解测试装置的基本要求，掌握线性系统的主要性质；(2)掌握测试装置的静态特性，如线性度、灵敏度、回程误差和漂移等；(3)掌握测试装置的动态特性，如传递函数、频率响应函数、单位脉冲响应函数； (4)掌握一、二阶测试装置的动态特性及其测试。
二、重点内容及难点(一) 测试装置的基本要求1、测试装置又称为测试系统，既可指众多环节组成的复杂测试装置，也可指测试装置中的各组成环节。
2、测试装置的基本要求：(1)线性的，即输出与输入成线性关系。
但实际测试装置只能在一定工作范围和一定误差允许范围内满足该要求。
(2)定常的(时不变的)，即系统的传输特性是不随时间变化的。
但工程实际中，常把一些时变的线性系统当作时不变的线性系统。
3、线性系统的主要性质 (1)叠加原理：若)()()()(2211t y t x t y t x −→−−→−，则)()()()(2121t y t y t x t x ±−→−±(2)频率保持性：若输入为某一频率的简谐信号，则系统的稳态输出也是同频率的简谐信号。
*符合叠加原理和频率保持性，在测试工作中具有十分重要的作用。
因为，在第一章中已经指出，信号的频域函数实际上是用信号的各频率成分的叠加来描述的。
所以，根据叠加原理和频率保持性这两个性质，在研究复杂输入信号所引起的输出时，就可以转换到频域中去研究。
(二)不失真测试的条件 1、静态不失真条件在静态测量时，理想的定常线性系统Sx x a b y ==0，S 为灵敏度。
2、动态不失真条件在动态测量时，理想的定常线性系统)()(00t t x A t y -=，A 0为灵敏度，t 0为时间延迟。
(三)测试装置的静态特性静态特性：就是在静态测量时描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
(1)线性度：指测试装置输出与输入之间保持线性比例关系的程度。
(2)灵敏度：指测试装置输出与输入之间的比例因子，即测试装置对输入量变化的反应能力。
传感器知识点一、电阻式传感器1) 电阻式传感器的原理：将被测量转化为传感器电阻值的变化，并加上测量电路。
2) 主要的种类：电位器式、应变式、热电阻、热敏电阻 ● 应变电阻式传感器1) 应变：在外部作用力下发生形变的现象。
2) 应变电阻式传感器：利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化a. 组成：弹性元件+电阻应变片b. 主要测量对象：力、力矩、压力、加速度、重量。
c. 原理：作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测量电路变成电压等点的输出。
3) 电阻值：ALR ρ=(电阻率、长度、截面积)。
4) 应力与应变的关系：εσE =(被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量*轴向应变)5) 应力与力和受力面积的关系：（面积）（力）（应力）A F =σ应注意的问题：a. R3=R4；b. R1与R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值；c. 补偿片的材料一样，个参数相同；d. 工作环境一样；二、电感式传感器1) 电感式传感器的原理：将输入物理量的变化转化为线圈自感系数L 或互感系数M的变化。
2) 种类：变磁阻式、变压器式、电涡流式。
3) 主要测量物理量：位移、振动、压力、流量、比重。
● 变磁阻电感式传感器1) 原理：衔铁移动导致气隙变化导致电感量变化，从而得知位移量的大小方向。
2) 自感系数公式：)(2002气隙厚度（截面积）（磁导率）δμA L N=。
3) 种类：变气隙厚度、变气隙面积4) 变磁阻电感式传感器的灵敏度取决于工作使得当前厚度。
5) 测量电路：交流电桥、变压器式交变电桥、谐振式测量电桥。
P56 6)应用：变气隙厚度电感式压力传感器（位移导致气隙变化导致自感系数变化导致电流变化）● 差动变压器电感式传感器1) 原理：把非电量的变化转化为互感量的变化。
2) 种类：变隙式、变面积式、螺线管式。
3) 测量电路：差动整流电路、相敏捡波电路。
● 电涡流电感式传感器1) 电涡流效应：块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁感线的运动，磁通变化，产生电动势，电动势将在导体表面形成闭合的电流回路。
第一章绪论1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性？答：（1）、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术，原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。
在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。
（2）、a.、不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。
所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。
b.测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。
c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。
在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。
依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。
岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
第二章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。
答：传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。
传感器通常由：敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。
2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答：主要有：灵敏度、线性度（直线度）、回程误差（迟滞性）。
3、钢弦式传感器的工作原理是什么？答：工作原理：是由敏感元件（一种金属丝弦）与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。
4、什么是金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。
传感器及检测技术重点知识点总结传感器是一种能够感知环境中各种参数并将其转化为可量化的电信号输出的设备。
检测技术则是利用传感器对环境中各种参数进行检测和监测的技术。
以下是传感器及检测技术的重点知识点总结：1.传感器的基本原理：传感器的基本原理是将被测物理量转化为与之成正比的电信号输出。
传感器中常用的原理包括电阻、电容、电感、磁电效应、光电效应等。
2.传感器的分类：传感器可以根据测量参数的类型进行分类，如力传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等；也可以根据传感器的工作原理进行分类，如光传感器、声传感器、气体传感器、生物传感器等。
3.传感器的特性：传感器的特性包括精度、灵敏度、稳定性、线性度、响应时间等。
精度是指传感器输出与实际值之间的偏差；灵敏度是指传感器输出信号随被测量变化的程度；稳定性是指传感器输出信号在长时间内的稳定程度；线性度是指传感器输出与被测量之间的线性关系；响应时间是指传感器从检测到信号输出的时间。
4.传感器信号的处理和调节：传感器输出的信号常常需要经过放大、滤波、校准和线性化处理后才能得到有效的结果。
放大可以增大传感器输出信号的幅度；滤波可以去除传感器输出信号中的噪声；校准可以修正传感器输出的非线性特性；线性化可以将传感器输出信号与被测量参数之间建立线性关系。
5.传感器网络和通信技术：近年来，随着物联网的兴起，传感器网络和通信技术也得到了迅速发展。
传感器网络是一种由分布在空间中的大量传感器节点组成的网络，通过无线通信技术实现节点之间的数据传输。
这种网络可以实现大范围的环境监测和数据采集。
6.检测技术的应用领域：传感器及检测技术广泛应用于各个领域，如环境监测、医疗健康、交通运输、工业自动化等。
在环境监测方面，传感器可以用于测量环境中的温度、湿度、气体含量等；在医疗健康方面，传感器可以用于监测人体的心率、体温、血压等；在交通运输方面，传感器可以用于监测车辆的速度、加速度、位置等；在工业自动化方面，传感器可以用于监测生产线上的温度、压力、流量等。
（完整版）岩⼟⼯程测试与监测技术课后思考题答案第⼀章绪论1、论述岩⼟⼯程测试和监测的主要内容及其重要性？答：（1）、岩⼟⼯程测试技术⼀般分为室内试验技术，原位实验技术和现场监测技术等⼏个个⽅⾯。
在原位测试⽅⾯，地基中的位移场、应⼒场测试，地下结构表⾯的⼟压⼒测试，地基⼟的强度特性及变形特性测试等⽅⾯将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。
（2）、a.、不论设计理论与⽅法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩⼟参数⽆法准确测求，不仅岩⼟⼯程设计的先进性⽆法体现，⽽且岩⼟⼯程的质量与精度也难以保证。
所以，测试技术是从根本上保证岩⼟⼯程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要⼿段。
b.测试⼯作是岩⼟⼯程中必须进⾏的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，⽽且也为岩⼟⼯程实际所必需。
c.监测与检测可以保证⼯程的施⼯质量和安全，提⾼⼯程效益。
在岩⼟⼯程服务于⼯程建设的全过程中，现场监测与检测是⼀个重要的环节，可以使⼯程师们对上部结构与下部岩⼟地基共同作⽤的性状及施⼯和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。
依据监测结果，利⽤反演分析的⽅法，求出能使理论分析与实测基本⼀致的⼯程参数。
岩⼟⼯程测试包括室内⼟⼯试验、岩体⼒学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩⼟⼯程中占有特殊⽽重要的作⽤。
第⼆章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。
答：传感器是指能感受规定的物理量，并按⼀定规律转换成可⽤输⼊信号的器件或装置。
传感器通常由：敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。
2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答：主要有：灵敏度、线性度（直线度）、回程误差（迟滞性）。
3、钢弦式传感器的⼯作原理是什么？答：⼯作原理：是由敏感元件（⼀种⾦属丝弦）与传感器受⼒部件连接固定，利⽤钢弦的⾃振频率与钢弦所受到的外加张⼒关系式测得各种物理量。
4、什么是⾦属的电阻应变效应？怎样利⽤这种效应制成应变⽚？答：⾦属导体在外⼒作⽤下发⽣机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形（伸长或缩短）的变化⽽发⽣变化的现象，称为⾦属的电阻应变效应。
