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1测试技术的基础知识;1.1测试系统的组成;1.1.1荷载系统 1.1.2测量系统 1.1.3信号处理系统 1.1.4显示和记录系统;1.2测试系统的传递特性1.2.1概述;1.2.2测试系统的静态传递特性;1.2.2.2静态方程和标定曲线; 图1.3 标定曲线的种类;上式称为系统的静态传递特性方程，斜率k是常数（也称标定因子）。如图所示是几种标定曲线及其相应的曲线方程。标定曲线是反映测试系统输入x和输出y之间关系的曲线，一般情况下，实际的输入、输出关系曲线并不完全符合理论所要求的理想线性关系。所以，定期标定测试系统的标定曲线是保证测试结果精确可靠的必要措施。对于重要的测试，需在进行测试前、后都要对测试系统进行标定，当前、后的标定结果的误差在容许的范围内时，才能确定测试结果有效。;1.3传感器原理;传感器种类很多，分类方法也很多，岩土工程检测技术中常用的传感器，按被测参数分类，可分为位移传感器、压力传感器、速度传感器等，按工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电压式、磁电式等。;1.3.1电阻式传感器;1.3.1.1应变式传感器;1、应变片的工作原理;由材料力学可知，在弹性范围内，可得 ;大量实验证明，在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即K0为常数，各种材料的灵敏度系数由实验测定，一般用于制造电阻丝应变片的金属丝其灵敏系数多在1.7~3.6之间。;1、应变片的构造和种类;图1.5 应变片的构造 1—基片 2—电阻丝 3—覆盖层 4—引出线 ;3、电阻应变片的特性;（2）温度补偿方法;1.3.1.2压阻式传感器;1、半导体的压阻效应;2、体型半导体电阻应变片;3、扩散型压阻式压力传感器;扩散型压阻式压力传感器的主要优点是体积小，结构比较简单，动态响应好，灵敏度高，能测出十几帕的微压，长期稳定性好，滞后和蠕变小，频率相应高，便于生产，成本低。因此，它是一种目前比较理想的、发展较为迅速的压力传感器。现在出现的智能压阻式压力传感器，将传感器与计算机集成在同一硅片上，兼有信号检测、处理、记忆等功能，从而大大提高了传感器的稳定性和测量精确度。;4、压阻式加速度传感器;图1.10 压阻式加速度传感器结构简图 ;2.3.2电感式传感器;1.3.2.1单磁路电感传感器;上式表明，电感量与线圈的匝数平方成正比，与空气隙有效导磁截面积成正比，与空气隙的磁路长度成反比，因此，改变气隙长度和改变气隙截面积都能使电感量变化，从而形成三种类型的单磁路电感传感器。它可做成位移的电感式传感器和压力的电感式传感器，也可做成加速度的电感式传感器。;1.3.2.2差动变压器式电感传感器;1.3.3电容式传感器、压电式传感器和压磁式传感器;平行板型电容器是有一块定极板与一块动极板及极板间介质所组成，其电容量为：;它们的灵敏度分别为： 极距变化型 面积变化型 式中、b为电容器的极板宽度。;1.3.3.2压电式传感器;1、压电效应及压电材料;2、压电传感器的应用; 图1.15 压电式加速度传感器结构图;2）压电式测力传感器;2.3.3.3压磁式传感器;铁磁材料的压磁应变灵敏度表示为：;压磁式传感器可整体密封，因此具有良好的防潮、防油和防尘等性能，适合于在恶劣环境条件下工作，此外，还具有温度影响小、抗干扰能力强、输出功率大、结构简单、价格较低、维护方便、过载能力强等优点。其缺点是线性和稳定性较差。;1.3.4光纤传感器;1.3.4.1光导纤维的结构和导光原理;涂覆层一般为环氧树脂、硅橡胶等高分子材料，用于增强光纤的柔韧性、机械强度和耐老化特性。而有些类型的光纤传感器由于使用的场合不同需要对普通光纤做些加工处理，使其对特定的信号更加敏感。光纤的最外层加上一层不同颜色的塑料套管，一方面起到保护作用，另一方面以颜色区分各种光纤。可以将许多条光纤组成光缆，光缆中的光纤数少则几根，多则几千根。光缆主要用于通讯。;2、光纤的导光原理 根据光的折射定律，光折射和反射之间的关系为：;由上式可知：临界角;1.3.4.2光纤传感器基本原理及类型;2、光纤传感器的类型 光纤传感器可以分为功能型、非功能型和拾光型三大类，如图所示： ;1)功能型，如上图所示，光纤在其中不仅是导光媒质，而且也是敏感元件，光在光纤内受被测量调制。此类传感器的优点是结构紧凑、灵敏度高，但是，它需用特殊光纤和先进的检测技术，因此成本高。 2）非功能型，光纤在其中仅起导光作用，光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。光纤与普通传感器中的导线作用相当，因而不能称为严格意义上的光纤传感器。它成本低、比较容易实现、但灵敏度