提高应力波反射法检测信度的探讨.doc

提高应力波反射法检测信度的探讨 漆首栋 （ 江西省建筑科学研究院） 徐朝兴 （ 昌河集团） 【 摘要】本文通过低应变检测及分析过程中影响检测信度方面的问题，在传感器的选择、振源的选择、传感器的安装及频域 分析等方面的具体影响，阐述了处理这些问题的一些体会。 【 关键词】低应变 反射法 检测信度 -./0 123 340 567.806023 9 :0;3 0=1/1=13? 9 @3.0;; A80 09=0B312 C034D )* +,-./0-12 34 5,6-/7812 （ 9861278 :;60= -! .8?0812 +;81; ）（ 5,612, @A-.B ） #$%’() :41; 770. D1;BE;;0; 9B3.; 343 129=E02B0 340 30;3 .0=1/1=13? =1F0 ;0=0B312 9 ;02;.; 2D 81/.312 9BE;G 12;3==312 9 ;02;.; 2D 9.0HE02B? D612 2=?;1; 12 =I ;3.12 30;3 2D 2=?;1; 7.B0;; 2D 6F0; 2 0J7;1312 9 340 E34.K; E2D0.;3312L 2 3401. .0;70B3180 3.036023$ *+, -.’/% =I ;3.12M ;3.0;; I80 .09=0B312 6034DM 30;3 .0=1/1=13? ! 前言 反射波法在形式上是一种方便、简易的桩基低 应变检测手段，但利用其进行正确的判断，则需要 信号采集及分析处理上有一定的经验积累。本文通 过在现场检测及分析过程中影响检测信度方面容 易遇见的几个问题，阐述了处理方法。 传感器的选择 目前国内测振传感器有多种多样，如磁电式、 压电式、电阻应变式、差动变压式、压阻式、差容式 等，而在桩基低应变检测中比较常用的，有磁电式 速度传感器和压电式加速度传感器。 （ (）磁电式速度传感器。磁电式速度传感器基 于电磁原理制成，其特点是灵敏度高、性能稳定、输 出阻抗低，频率响应范围有一定的宽度，是工程振 动测量中较常用的测振传感器。 磁电式测振传感器的主要技术指标有： !固有频率 ! 。传感器质量弹簧系统本身的固 有频率，是传感器的一个重要参数，它与传感器的 频率响应有很大的关系。固有频率决定于质量块 的质量和弹簧刚度，即 ( # ! ! ! * # #灵敏度 $ 。$ % ’ (（ $ 的单位：!#$!·! ）。 它表示传感器在拾振方向上，感受一个单位振动时 传感器的输出电压。 $频率响应。灵敏度 $ 随所测频率不同有所变 化，对于阻尼值固定的传感器，频率响应曲线只有 一条；有些传感器可以由试验者选择和调整阻尼。 阻尼不同，频率响应曲线也不同（ 如图 (）。 %阻尼系数。磁电式测振传感器质量弹簧系 统的阻尼比的大小与频响有很大关系，通常磁电式 测振传感器的阻尼比设计为 $+$$,。  小时的输入加速度幅值量级的范围，也就是传感器 保持线性的最大可测范围。 图 ( 磁电式测振传感器的频率响应曲线 图 ! 压电式加速度传感器的频率响应曲线 （!）压电式加速度传感器。压电式加速度传感 器是一种利用晶体的压电效应把振动加速度转换 成电荷量的机电换能装置。这种传感器具有动态范 围大、频率范围宽、重量轻、体积小等特点，其主要 技术指标如下： !灵敏度。压电式加速度传感器有两种形式的 灵敏度，即电荷灵敏度 !* 和电压灵敏度 !+ 。两种灵 敏度之间的关系： !*,!+ 或 !+,!*- # 式中电容 包括传感器本身的电容 .、电缆电容 / 和前置放大器的输入电容 $，即 %.0/1$。显然电 压灵敏度的大小受测试条件影响较大。传感器灵敏 度的大小取决于压电晶体材料的特性和质量块的 质量大小。传感器几何尺寸愈大亦即质量块愈大， 灵敏度愈高，但使用频率愈窄。 安装谐振频率。压电式加速度传感器本身的 质量弹簧系统有一个固有谐振频率，这是把加速度 计置于空中的谐振频率，但是传感器总要通过一定 的方式安装在所测物体上，这样振谐频率要受条件 影响。传感器的安装谐振频率与传感器的频率响应 有密切关系。 #频率响应。压电式加速度传感器的频率响应 曲线就是其灵敏度随频率变化而改变的曲线（如图 !）。从图中可以看出，在低频段是平坦的直线，随着 频率的增高，灵敏度误差增大，当振动频率接近安 装谐振频率时，灵敏度会变得很大。由于压电式加 速度传感器本身有很高的安装谐振频率，所以这种 传感器的工作频率上限较之其它型式的测振传感 器高，工作频率范围宽。 $横向灵敏度比。传感器承受垂直于主轴振动 时，其灵敏度与沿主轴方向灵敏度之比，质量较好 的传感器