传感器在土工测试中应用及其选用原则

《传感器在土工测试中应用及其选用原则》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn传感器在土工测试中应用及其选用原则12马伟斌，杜晓燕1中国铁道科学研究院(100081)2北京圣天工程咨询(100073)email:iswearshmily@163.com摘要：本文首先分析了传感器的原理及影响因素，总结了目前传感器在土工测试中的应用情况，提出了土工试验测试中各种传感器的选用原则，最后提出了土木工程测试中传感器新技术的发展方向。关键词：传感器土工测试选用原则1．引言随着科技的迅速发展，大量的工程测试问题不断的出现，各种传感器在土工测试中也正在得到广泛的应用，如在铁路桥梁、路基、机车车辆、仪器制造、爆破、抗震、航空航天设备等领域。工

2、程测试的仪器种类繁多，测试结果受传感器、记录与分析设备、操作人员的熟练程度等多方面的影响，其中传感器的选择在测试中至为关键。在当今的信息时代里，信息产业包括信息采集、传输、处理三部分，即传感技术、通信技术、计算机技术。现代的计算机技术和通信技术由于超大规模集成电路的飞速发展，而已经充分发达后，不仅对传感器的精度、可靠性、响应速度、获取的信息量要求越来越高，还要求其成本低廉且使用方便，而传统传感器在功能、特性、体积、成本等已难以满足使用的需要。所以进行满足应用需要的各种传感器新技术的研究与开发显得越来越重要。2．传感器工作原理及选用原则2.1工作原理传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成

3、电信号的器件。输出信号有不同形式，如电压、电流、频率、脉冲等，能满足信息传输、处理、记录、显示、控制要求，是自动检测系统和自动控制系统中不可缺少的元件。如果把计算机比作大脑，那么传感器则相当于五官，传感器能正确感受被测量并转换成相应输出量，对系统的质量起决定性作用。目前在桥梁、隧道、线路、房屋建筑等工程结构的研究、设计、建造与使用中，为了验证设计理论、选定设计方案、鉴定工程质量以及分析使用中产生的问题，往往需要对工程结构进行静态或者动态的试验，而像土压力传感器、加速度传感器、位移计传感器、CCD传感器等都是获得试验数据的直接媒介。2.2选用原则现代传感器在原理与结构存在着上千差万别，所以在进行

4、某个量的测量之前首先要根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器。传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选-1-http://www.paper.edu.cn用是否合理，所以传感器的选择显得尤为重要，现把传感器的选用原则总结如下。2.2.1精度精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求即可，不必选得过高。这样就可在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单合理的传感器。如果测量目的是定性分析的

5、，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。2.2.2线性范围传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。通常当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。2.2.3灵敏度的选择在土工测试时，在传感器的线性范围内，通常

6、希望传感器的灵敏度越高越好。但传感器灵敏度高有其优点也有缺点。优点是传感器灵敏度高，被测量变化对应的输出信号的值就比较大，有利于信号处理。缺点是传感器的灵敏度高，与测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。2.2.4稳定性传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。

7、因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。比如在铁路路基动应力长期测试中就要求土压力传感器，其工作环境就是隐蔽潮湿且常受水分的影响，所以要求稳定性要好。因此在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。土工测试中传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变