第四章 量测仪器与数据采集系统

测控技术与仪器知识和技能一、测控技术的概述测控技术是指利用各种技术手段，对被测对象进行量值或特征的检测、分析、处理和控制的科学技术。

它主要包括三个方面：测量技术、控制技术和信息处理技术。

在现代工业生产中，测控技术已经成为不可或缺的一部分，它对于提高产品质量、提高生产效率、降低生产成本等方面都有着重要的作用。

二、常见的测量仪器1. 数字万用表：数字万用表是一种电子测试仪器，可以用来测试电压、电流、电阻等参数，并且能够进行数据记录和存储。

2. 示波器：示波器是一种能够显示电信号波形的仪器，可以用来观察电路中信号的变化情况，并且可以进行频率分析等操作。

3. 频谱分析仪：频谱分析仪是一种能够将信号按照频率进行分解并显示出来的仪器，可以用来检测信号中是否存在杂散和干扰等问题。

4. 网络分析仪：网络分析仪是一种专门用来测试网络参数的仪器，可以用来测试网络的传输特性、阻抗匹配等问题。

5. 热电偶：热电偶是一种能够将温度转换成电信号的传感器，可以用来测量高温环境下的温度。

三、测量误差的处理方法在进行测量时，由于各种因素的影响，很难得到完全准确的结果。

因此，在进行测量时需要注意误差的处理。

常见的误差处理方法有以下几种：1. 直接读数法：直接读数法是指将多次重复测量所得到的结果直接取平均值作为最终结果。

2. 最小二乘法：最小二乘法是一种通过对多组数据进行拟合，找出最符合实际情况的曲线或直线方程，并且可以计算出误差范围和置信度等参数。

3. 仪器校正法：仪器校正法是指通过对仪器进行标定和校正，提高仪器本身精度以及测量结果准确性。

四、控制技术控制技术是指利用各种手段对生产过程中各个环节进行监控和调整，以达到生产过程稳定、质量可靠、效率高效的目的。

常见的控制技术有以下几种：1. 反馈控制：反馈控制是指通过对实际输出值和期望输出值进行比较，然后对输入信号进行调整，以达到期望输出值的目的。

2. 前馈控制：前馈控制是指在生产过程中提前预测可能出现的问题，并且在问题出现之前采取相应的措施来避免或者减少问题对生产过程带来的影响。

动力学测试仪器操作指南说明书1. 简介动力学测试仪器是一种用于测量物体运动特性的设备。

本操作指南说明书旨在帮助使用者正确操作该仪器，以获得准确可靠的测试数据。

2. 仪器结构与功能动力学测试仪器由以下几个部分组成：- 主机：用于提供测试所需的力学驱动和控制系统。

- 传感器：用于测量物体的位移、速度和加速度等物理量。

- 数据采集系统：用于记录并分析传感器采集到的数据。

- 电源系统：提供仪器运行所需的电力。

- 控制面板：控制仪器的开关、参数设置等功能。

3. 使用前的准备- 仔细阅读本操作指南，熟悉仪器的结构和功能。

- 确保仪器与电源连接正常，并进行必要的校准。

- 检查传感器的安装是否正确，并确保传感器与仪器主机的连接牢固可靠。

4. 操作流程4.1 打开仪器电源- 将电源线插入电源插座，并接通电源开关。

- 确保电源指示灯亮起，表示仪器已成功开机。

4.2 设置测试参数- 根据具体需求，在控制面板上设置测试的时间间隔、采样率和测量单位等参数。

- 确认参数设置无误后，按下确认键。

4.3 安装待测物体- 使用适当的工具将待测物体固定到测试台上，确保其牢固稳定。

- 检查待测物体的位置与传感器位置的对应关系，确保能够准确测量。

4.4 开始测试- 在控制面板上选择开始测试的指令。

- 仪器将根据预设参数自动开始记录传感器采集到的数据。

- 测试期间，可以实时监测数据曲线，并根据需求暂停、继续或停止测试。

4.5 结束测试- 在测试时间结束或达到预设的测试点后，选择结束测试的指令。

- 仪器将停止记录数据，并自动保存测试结果。

5. 数据分析与报告- 通过数据采集系统，可以对测试结果进行分析和处理。

- 利用分析软件生成测试报告，包括数据曲线图、统计参数等信息。

- 根据测试需求，将测试报告导出或打印出来，以便进一步研究或归档保存。

6. 注意事项- 在操作仪器之前，务必熟悉操作指南，并按照说明正确操作。

- 避免超出仪器的额定工作范围，以免对仪器造成损坏。

土木工程结构试验与检测知识点整理(别太依赖……书还是要看个一两遍的……第一章绪论【选择】研究性试验【目的】①验证结构计算理论的假定②为制订设计规范提供依据③为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供试验依据检验性试验【目的】①检验预制构件或部件的结构性能,判定预制构件的设计及制作质量②检验结构工程质量,确定工程结构的可靠性【名词解释】①拟静力试验:利用加载系统对结构施加逐渐增大的反复作用荷载或交替变化的位移,使结构或构件受力的历程与结构在地震作用下的受力历程基本相似②拟动力试验:将地震实际反应所产生的惯性力作为荷载加在试验结构上,使结构所产生的非线性力学特征与结构在实际地震作用下所经历的真实过程完全一致【选择】结构实验分类①根据试验目的:研究性试验与检验性试验②根据荷载性质:静力试验与动力试验③根据试验对象:实体试验与模型试验第二章结构试验设计【填空】研究性试验包括4个阶段:设计、准备、实施、总结【填空】试件形状与尺寸要满足:在试验时形成和实际工作相一致的应力状态【选择】试件数量决定了:试验目的与试验的工作量试验数量受限于:试验研究、经费预算、时间期限【名词解释】加载图式:试验荷载在试验结构构件上的布置(包括荷载类型和分布情况【简答】采用等效荷载时,必须全面验算由于荷载图式的改变对结构构件造成的各种影响;必要时应对结构构件做局部加强,或对某些参数进行修正;取弯矩等效时,需验算剪力对构件的影响,同时要把采用等效荷载的试验结果所产生的误差控制在试验允许范围内。

【简答】试验装置具体要求①应具有足够刚度②试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图,且在整个试验过程中保持不变③满足构件的边界条件和受力变形的真实状态④满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求【名词解释】加载制度:试验进行期间荷载与试件的关系【选择】量测项目分类①反映结构整体工作状况的整体变形:梁的挠度、转角、支座偏移等②反映结构局部工作状况的局部变形:应变、裂缝、钢筋滑移等【综合】仪器选择的要求①必须能满足试验所需的精度与量程要求②现场试验时,仪器所处条件和环境较复杂,影响因素较多,电测仪器的适应性不如机械式仪表,选用时应作具体分析和技术比较③为了简化工作,避免差错,量测仪器的型号规格应尽可能一致,种类越少越好【综合】量测仪器的要求(第四章P42①符合量测所需的量程及精度要求②动力试验量测仪器,其线性范围、频响特性及相移特性等都应满足试验要求③对于安装在结构上的仪器或传感器,要求自重轻、体积小,不影响结构的工作④同一试验中选用的仪器种类应尽可能少,以便统一数据的精度,简化量测数据的整理工作和避免差错⑤选用仪器时应考虑试验的环境条件第三章加载设备与试验装置【选择】重物加载:重物直接加载与杠杆加载方法判断(见P20-21图3.1.1-3.1.5【选择/填空】重物直接加载注意事项:当采用铸铁砝码、砖块、袋装水泥等作为均布荷载时,应注意重物尺寸和堆放距离;当采用砂、石等松散颗粒材料作为均布荷载时,切勿连续松散堆放,宜采用袋装堆放,以防止砂石材料摩擦角引起的拱作用;当环境湿度不同时,可能引起砂石重量随含水率而变化,造成荷载值的不稳定【选择】分配梁应为单跨简支形式,刚度足够大,重量尽量小,配置不宜超过两层,以免使用中失稳或引起误差(见P35图3.6.9【选择】铰支座基本要求(见P35图3.6.10①保证试件在支座处能自由转动②保证试件在支座处力的传递如果试件在支承处没有预埋支承钢垫板,试验时必须另加垫板【选择】支墩要求①要求支墩和地基有足够的刚度与承载力,在试验荷载下的总压缩变形不宜超过试验构件挠度的1/10②为防止支墩不均匀沉降及避免试验结构产生附加应力而破坏,要求各支墩应具有相同刚度③单向简支试件的2个支墩的高差应符合结构构件的设计要求,偏差不宜大于试件跨度的1/50第四章量测仪器与数据采集系统【名词解释】灵敏度:单位输入量所引起的仪表指标值的变化【名词解释】线性范围:保持仪器的输入量和输出信号为线性关系时输入量的允许变化范围【选择】P45公式4.2.6【填空】电阻应变仪的原理:通过惠斯登电桥,将微小电阻变化转变为电压或电流变化【选择】应变片数量①全桥电路:4个②半桥电路:2个③1/4桥电路:1个【选择】测振仪器①磁电式速度传感器主要技术指标:固有频率、灵敏度、频率响应和阻尼系数等②压电式加速度传感器主要技术指标:灵敏度、安装谐振频率、频率响应、横向灵敏度比和幅值范围(动态范围等第五章静力试验(重点【解答】掌握静载试验加载过程中荷载与试件的关系,包括预加载时间,静加载时间,满载时间,卸载时间,空加载时间(见P69图5.1.1【填空】预载目的①使试件各部分接触良好,进入正常工作状态,荷载与变形关系趋于稳定②检验全部试验装置的可靠性③检验全部量测仪表工作正常与否④检查现场组织工作和人员的工作情况,起演习作用预载分三级进行,每级取正常使用荷载20%,每加(卸一级,停歇10分钟【填空】简支梁试验等效荷载加载中,把均布加载转化为集中力加载服从等效原则【解答】应变测量布置测点:一般在梁承受正负弯矩最大的截面或弯矩有突变的截面上布置测点;对于变截面梁,应在抗弯控制截面上布置测点(即在截面较弱而弯矩值较大的截面上;有时需在截面突然变化的位置上布置测点(截面选择见P73图5.1.5【综合】裂缝量测主要内容:开裂荷载、裂缝位置、裂缝宽度和深度,及描述裂缝的发展和分布裂缝观测方法:(第四章P56①肉眼观测(最常用最简易在试件表面涂白石灰水并待其干燥②贴应变片③涂导电漆膜④超声波检测裂缝宽度量测仪器:①读数显微镜②裂缝读书卡裂缝测量方法:利用光学仪器、目测或利用应变传感器电测裂缝(第六章P126裂缝检测:浅裂缝检测与深裂缝检测(第七章P159①对于结构或构件上的裂缝,应检测裂缝的位置、长度、宽度和数量②必要时应剔除构件抹灰,确定砌筑方法、留槎、线管及预制构件对裂缝的影响③对于仍在发展的裂缝应进行定期的观测,提供裂缝发展速度的数据(第七章P178裂缝观测:加载试验中裂缝观测重点应放在结构承受拉力较大部位及原有裂缝较长、较宽的部位,在这些部位应测量裂缝长度、宽度,并在混凝土表面沿裂缝走向进行描绘;加载过程中观测裂缝长度及宽度变化情况,可直接在混凝土表面进行描绘记录,也可采用专门表格记录;加载至最不利荷载及卸载后应对结构裂缝进行全面检查,尤其应仔细检查是否产生新裂缝,并将最后检查情况填入裂缝观测记录表,必要时可将裂缝发展情况绘制在裂缝开展图上(第九章P213裂缝发展状况:当裂缝数量较少时,可根据试验前后观测情况及裂缝观测表对裂缝状况进行描述;当裂缝发展较多时,应选择结构有代表性部位描绘裂缝展开图,图上应注明各加载程序裂缝长度和宽度的发展;除以上资料整理外,还可根据需要整理各加载程序控制截面应变(或挠度分布图、沿桥纵向挠度分布图及列出各加载程序时主要测点实测弹性变位(或应变与相应的理论计算值的对照表,并绘出其关系曲线图【名词解释】延性系数:试验结构构件塑性变形能力的一个指标,等于在荷载下降段相应于破坏荷载的变形与相应于屈服荷载的变形的比值(见P82公式5.2.2【选择/计算】试验数据取舍原则(见P87-881.量测数据修约①拟舍弃数字(小数点后的最左一位数字小于5时,则舍去,即保留的各位数字不变②拟舍弃数字的最左一位数字大于5,或者是5,但其后跟有非全部为0的数字,则进一,即保留的末尾数字加1③拟舍弃数字的最左一位数为5,而右边无数字或皆为0时,若所保留的末尾数字为奇数则进1,为偶数则舍弃④复数修约,先将它的绝对值按上述规则修约,然后在修约值前加上负号⑤拟修约数值应在确定修约数字位数后,一次修约,不得多次按上述规则连续修约2.异常数据剔除①3σ准则(见P88公式5.4.1②格拉布斯方法③肖维纳准则【掌握】P90例5.1.1第六章动力试验【填空】动荷载特性:作用力的大小、方向、频率及其作用规律等【填空】结构动力特性:结构的自振频率、阻尼比、振型等参数【填空】掌握判断自由振动法、自振法与脉动法(P104-108【名词解释】结构对应于某频率振动的振型:结构按此自振频率振动时形成的弹性曲线【名词解释】动力系数:动挠度和静挠度的比值(P115公式6.3.4第七章混凝土结构的检测【名词解释】非破损检测方法:在不损伤被检测结构构件的条件下,检查构件内在或表面缺陷,检测有关物理量的材料试验方法【选择】①回弹法属于一种常用的非破损检测方法②后装拔出法属于一种半破损检测方法【计算】回弹值的测定方法测试应在事先规定的测区内进行,每一构件测区数不少于10个每一测区设16个回弹点分别剔除3个最大值和3个最小值P151公式7.2.1【填空/计算】碳化深度测量:吹去洞中粉末,立即用浓度1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘处,未碳化混凝土变成紫红色,已碳化的则不变色d m——测区平均碳化深度d m≤0.4mm,取d m=0;d m>6mm,取d m=6mm当构件测区数少于10个时,按P153公式7.2.7确定混凝土强度推定值当不小于10个或按批量检测时,按P153公式7.2.8确定【选择】钻心法的芯样试件的钻取位置:应选择在受力较小的部位进行芯样钻取(如矩形框架柱长向边一侧压力较小处,梁的中心轴线或以下的部位等【简答】超声回弹综合法的优点:①综合法可以减少混凝土龄期和含水率的影响②综合法可以内外结合,相互弥补回弹法和超声法的不足,较全面反映了混凝土的实际质量第八章地基承载力的检测【填空】高应变法,也称锤击贯入试验法。

摘要随着电子测试技术的不断发展，测试技术正向自动化，智能化，数字化和网络化的方向发展。

其中数字滤波器作为测试技术的重要工具而被广泛的使用与各个领域。

本课题是用Labview来实现温度检测系统的设计以及应用首先，本论文介绍Labview相关知识，利用虚拟仪器的开发平台——Labview开发的软件系统，主要包括五个模块：数据采集，显示记录，数据回放，数据处理和数据分析。

VI是计算机技术和传统的仪器技术相结合的产物，是仪器发展的一个重要方向，Labview是一个基于图形虚拟仪器的软件开发工具，主要用于自动测试、过程控制、仪器设计和数据分析等领域，其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件，即“软件就是仪器”，他是在通用计算机平台上，根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能。

本文重点介绍了虚拟仪器的界面Labview的应用，并设计一个基于虚拟仪器的数字和控制系统，阐述了系统开发过程中数据的采集和软硬件的设计关键字：Labview 温度测量数据采集AbstractAlong with the electronic test technology's unceasing development, the testtechnology forward automation, the intellectualization, digitized and the networkdirection develops. Andthedigital filtertake the test technology the important tool by the widespread use and each domain. This topic is realizes the temperatureexaminationsystem's design as well as the application with Labview first, the present paper introduced that the Labview related knowledge, the use hypothesizedinstrument's development platform - - Labviewdevelopment's software system,mainly includes five modules: The data acquisition, demonstrates the record,playbacking, the data processing and the data analysis.VI is the product which the computer technology and thetraditional instrument technology unifies, is an important direction which the instrument develops, Labview is one based on the graph hypothesized instrument's software development tool, mainly uses in domains and so on test automation, process control, instrumental design and data analysis, its basic philosophy is uses the software in the instrumental design or the test system to replace the hardware as far as possible, namely “the software is the instrument”, he is in the general-purpose calculator platform, defines and designs instrument's test function according to the user's needs, its essence is realizes fully using computer's newest technology with the expansion tradition instrument's function. This article introduced with emphasis the hypothesized instrument's contact surface Labview application, and designs one based on the hypothesized instrument's digit and the control system, elaborated in the system performance history data gathering and software and hardware's design Keyword: LabVIEW Temperature survey Data acquisition目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)绪论1.1课题背景 (1)1.1.1背景简介 (2)1.1.2引言 (2)第二章虚拟仪器简介2.1虚拟仪器特点 (3)2.2虚拟仪器构成 (4).3 Labview8.5的安装及应用 (5)第三章系统硬件设计3.1系统设计流程模块 (6)3.2硬件电路设计 (7)3.2.1硬件电路基本组成 (9)3.2.2硬件电路基本功能描述 03.2.3硬件电路模块功能分析 (3)3.2.3.1温度传感器电路原理 (4)3.2.3.2模数转化以及数据存储原理 (2)第四章系统软件设计4.1 系统软件设计基本流程 (3)4.2 系统软件设计测量参数原理 (2)4.3 数据采集子程序的设计 (3)4.3.1 数据采集卡USB2013简介 (4)4.3.2 数据采集卡工作原理及分析 (4)4.4系统闭环控制实现过程 (5)4.4.1系统闭环基本工作原理 (5)4.4.2工程PID算法分析控制器原理 (5)4.5温度检测系统VI程序设计 (6)总结 (5)结束语 (3)参考文献 (4)致谢 (4)课题背景背景简介：虚拟仪器（VI）是计算机技术和传统的仪器技术相结合的产物，是仪器发展的一个重要方向。

《土木结构试验与检测》课程教学大纲课程编码：课程性质：专业基础课教学对象：土木工程专业学时学分：36学时 2学分编写单位：编写人：审定人：编写时间：2016年07月一、课程说明1、课程简介《土木几个试验与检测》是我校土木工程专业的一门必修的专业基础课程；是电学、光学、光电子学、力学、钢筋混凝土结构和钢结构等学科相互交叉的、实用性很强的一门学科，是用试验的方法研究和测量建筑结构的强度、结构受荷载作用后的反应及评估建筑结构产品质量的一门学科。

2、教学目的要求通过学习《建筑结构试验》课程，使学生掌握经常使用的测试方法的基本原理和测量技术，结合土木工程专业的特点，培养学生结构检验的试验技能，使之具有从事一般建筑结构的检测能力，为学生进行现场结构检测和科学研究奠定基础；教学过程中要注意理论联系实际，突出基本理论的应用，重点使学生掌握建筑结构试验的试验设计、加载方法、数据采集和测量仪器。

通过试验，强化学生对规范条文的理解，提高设计技能，达到能熟练掌握典型结构静荷检测的测试内容、测试方法的全过程。

3、教学重点难点1.掌握桥梁、道路及其他人工构造物地基与基础的有关设计基本理论、实用计算方法和施工要点；2.能全面收集公路基础设计所需要的有关资料，能选取合理的地基型式和基础类型，应用公路桥涵地基与基础设计规范进行基础设计,以保证各类建筑物的使用正常和经济合理；3.具有解决实际工程问题的能力，对常见的基础工程事故能作出合理的评价。

4.掌握地基处理方法的基本原理与计算要点，了解特殊土的基本特性、对基础工程的危害及应采取的工程措施，具有处理地基基础问题的能力。

4、教学手段及教学方法建议采用课堂和实验操作相结合方式。

5、考核方式本课程是考试课。

6、选用教材刘明主编，土木工程结构试验与检测，高等教育出版社，2008年3月.7、教学参考书[1] 建筑地基基础设计规范（GBJ50007－2002），中华人民共和国建设部编，中国建筑工业出版社，2002。

第四章 地震数据采集系统及相关技术第一节 地震数据采集系统组成地震勘探技术、电子技术、计算机技术及信息技术共同推动了地震数据采集仪器的不断发展和更新换代，共经历了模拟光点地震仪、模拟磁带地震仪、集中式数字地震仪和分布式遥测地震仪。

一、 集中式地震数据采集系统：上个世纪70年代中期，数字地震仪的出现，把地震勘探带入了一个崭新的时代， 出现了以DFS －V 和SN338为代表的集中式数字地震仪。

集中式地震数据采集仪器成功用于野外地震勘探约20年。

集中式地震勘探数据采集系统的最大特点是：采用IFP 与14位逐次逼近型A/D 转换器，IFP 采用3～4位增益码，A/D 转换器采用15位（1位符号位，14位尾数）逐次逼近型，集中式数字地震仪动态范围理论上可达168dB ，但实际考虑仪器噪声等因素的影响，仪器的系统动态范围一般不超过120dB 。

()20log DR =⨯记录的最大不失真电平理论（dB ）最小有效电平()max min ()20log 6DR G G n =⨯+⨯理论()20logDR =⨯记录的最大不失真电平系统（dB ）仪器系统等效输入噪声电平其中：min max ~G G 为IFP 放大器的增益范围，n 为模数转换器的位数。

二、分布式遥测地震数据采集系统把数据采集系统中的放大器、滤波器、A/D转换器、数据传输控制逻辑以及整个控制用CPU做在一个小箱体内，称为“采集站”，将采集站放置在检波点上，每个采集站用小线与1～8道检波器连接，各采集站用数字大线或以无线方式与中央控制主机相连，构成分布式（Distributed）数据采集系统。

⒈由于受到采样间隔和大线重量的限制，集中式地震仪生产道数一般不超过120道，适应不了三维地震勘探对道数的要求。

而分布式遥测地震仪的道数可达到上千道甚至上万道，完全能够满足三维地震勘探的需要。

⒉集中式数字地震仪的检波器通过大线与采集系统连接，由于大线上传输的是模拟信号，传输的距离又比较远，因此，信号易受各种干扰因素的影响。

测量技术及数据处理基础相关教材引言测量技术及数据处理是现代科学和工程领域中不可或缺的一部分。

它们为我们提供了收集、分析和解释实验数据的工具和技术。

本教材旨在介绍测量技术和数据处理的基础知识，帮助读者掌握相关的理论和实践技巧。

第一章：测量技术概述1.1 什么是测量技术？测量技术是一种科学和工程领域中对物理量进行准确测量的技术。

测量技术的发展可以追溯到古代，如古埃及人使用基于阴影的测量方法来确定地球的周长。

随着科学技术的发展，测量技术得到了极大的改善和创新，从而使我们能够准确地测量各种物理量，如长度、时间、温度、压力等。

1.2 测量技术的分类测量技术可以根据测量对象的特点进行分类。

常见的测量技术包括物理测量技术、化学测量技术、生物测量技术等。

物理测量技术通常用于测量物理量，如长度、质量、温度等；化学测量技术用于分析和测量化学物质的性质和组成；而生物测量技术用于测量生物体的各种特征和参数。

1.3 测量仪器和传感器测量技术离不开各种测量仪器和传感器的支持。

测量仪器可以帮助我们进行精确测量，并且根据测量对象的特点选择合适的测量方法和仪器。

传感器则是将待测量转换成电信号的设备，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光学传感器等。

第二章：数据处理基础2.1 数据的收集和存储在进行实验和测量时，我们需要收集和存储大量的数据。

本节将介绍数据收集的方法和常用的数据存储格式。

数据收集的方法包括直接测量、间接测量和观察测量。

直接测量是通过测量仪器来获得数据，间接测量是通过计算等方式获得数据，观察测量是根据观察到的现象推断出数据。

数据存储格式常见的有文本格式、二进制格式和数据库格式等。

2.2 数据的处理和分析数据处理和分析是从收集到的原始数据中提取有用信息和知识的过程。

数据处理的方法包括数据的清洗、转换、集成和加载等。

数据分析的方法包括统计分析、模式识别和机器学习等。

本节将介绍数据处理和分析的基本方法和技术，帮助读者掌握数据处理和分析的基础知识。