現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)試題A----答案

1、現(xiàn)代道路交通測(cè)試技術(shù)試題 A- 答案jt一. 解：由題意頻譜函數(shù)：x（）=x tedt( )-=/ 2jt dte/ 2=1 e jt/ 2/ 2/ 2j=1e j/ 2e j / 2j=2 sin2sin /2=/2頻譜函數(shù)虛部為0，故相頻譜為0；X(0)= lim x()limsin/ 2/ 200當(dāng)= n（ n=1,2,3 ）時(shí)X （）=0 故幅頻譜圖如下：X（）二解：因?yàn)樾盘?hào)是周期信號(hào)，可以用一個(gè)共同周期內(nèi)的平均值代替整個(gè)歷程的平均值故： Rxy ( )1T)dtlimx(t) y(tTT0=1T0) y0 sin (t )dtT0x0 sin( t0=1 x0 y0 cos()2三

2、1試述瞬態(tài)瑞雷面波無(wú)損檢測(cè)基本原理及其相應(yīng)的測(cè)試技術(shù)要求。參考答案：基本原理： 對(duì)于均勻的彈性半空間分層介質(zhì)，其結(jié)構(gòu)表面受到瞬態(tài)沖擊作用時(shí)，將產(chǎn)生瞬態(tài)振動(dòng)。振動(dòng)組份中包括縱波、 橫波和瑞雷波。 在一次沖擊產(chǎn)生的波能中，瑞雷波占 67%，即從一個(gè)振源向一個(gè)半無(wú)限介質(zhì)表面輻射的總能量的三分之二形成瑞雷型表面波。 而縱波和橫波只占有少量能量； 并且在表面， 隨著波傳播距離的增大其衰減比瑞雷面波大得多。 確切地說(shuō)， 縱波和橫波引起的位移振幅沿表面隨著距離的平方衰減，而瑞雷面波是隨著距離的平方根而衰減，因此，在地基表面的瞬態(tài)振動(dòng)中， 瑞雷面波的衰減比縱波和橫波衰減慢得多， 瞬態(tài)表面波主要是由瑞雷波組成。

3、 我們通過(guò)一系列的關(guān)系可以得出， 利用瞬態(tài)瑞雷面波的傳播速度和頻率可以確定不同介質(zhì)的穿透深度。技術(shù)要求：檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理、儀表選型與安裝是否符合要求，是保證質(zhì)量檢測(cè)精度和可靠性的關(guān)鍵，對(duì)其各組成部分有相應(yīng)的技術(shù)要求。1）激振部分力錘的選擇它是整套測(cè)量系統(tǒng)的前哨，對(duì)路面沖擊信號(hào)的產(chǎn)生和沖擊響應(yīng)信號(hào)的正確檢取，是系統(tǒng)準(zhǔn)確測(cè)試的基本保證。 預(yù)先應(yīng)根據(jù)檢測(cè)深度做一些力錘沖擊試驗(yàn)， 以選擇合理的力錘重量或合適材料的錘頭。 使瞬態(tài)沖擊施加于路面表面后， 能產(chǎn)生一組具有不同頻率的瑞雷面波在介質(zhì)中傳播。2）垂向檢波器的選型垂向檢波器選用壓電式加速度傳感器。對(duì)于層狀路面結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)， 一般選擇小沖擊源作為振源，

4、 使其產(chǎn)生具有豐富頻率的瑞雷面波沿地表一定深度向四周傳播。 對(duì)于高頻短波長(zhǎng)的波來(lái)說(shuō)， 選擇加速度傳感器，因?yàn)樗哂蓄l率范圍寬， 對(duì)沖擊振動(dòng)的頻響特性好等特點(diǎn)。 如檢測(cè)像硅酸鹽、 水泥混凝土和瀝青混凝土路面的剛性層狀體系時(shí)需要選擇加速度傳感器。速度、位移傳感器一般不用作沖擊測(cè)量。 另外，正確選定壓電式加速度傳感器的型號(hào)也是十分重要的 （必須考慮它的頻率范圍、 動(dòng)態(tài)范圍、 靈敏度等主要特征參數(shù)是否符合測(cè)試精度要求） 。3）安裝位置的確定測(cè)試前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)路面進(jìn)行調(diào)查，確定檢測(cè)點(diǎn)，并合理布置。一般兩個(gè)垂向檢器之間的距離應(yīng)視測(cè)試的路面深度而定，通常應(yīng)使兩個(gè)間距大于路面深度的一半以波上，并且取振源到最近的

5、傳感器的距離等于兩傳感器之間的距離。4）連接導(dǎo)線選擇儀器之間的連接導(dǎo)線應(yīng)盡量短， 且記不應(yīng)將各種導(dǎo)線混合使用， 盡量選擇相同線種，且忌抖動(dòng)，以免引起現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不穩(wěn)定。四參考答案：令SAM(t)= (t) cos 0t, 則 SAM(t) 的傅立葉變換為SAM( )=jt + 0)+X( - 0) (t) cos 0t*edt=1/2X(SAM(t)的大致形狀為：頻譜 SAM( ) 的形狀為：若 0< m,則將會(huì)出現(xiàn)頻域混疊現(xiàn)象，這樣就無(wú)法把相鄰的頻譜分開(kāi)，也就不能恢復(fù)原信號(hào)了。五：答：雷達(dá)測(cè)厚技術(shù)的發(fā)射波是由雷達(dá)晶體共振腔產(chǎn)生的，它通過(guò)一種特制的非接觸天線向路基表面發(fā)射尖峰脈沖電磁波 0

6、，如圖所示：雷達(dá)測(cè)厚原理圖該脈沖電磁波0 到達(dá)路面以后，由于01 ，首先，一部分能量發(fā)生界面R0 反射， a0應(yīng)等于 a1 ，反射量為 I 1 。同時(shí)，另一部分能量繼續(xù)往路面以下各層傳播。由于各結(jié)構(gòu)層的材料在電性能方面主要是介電常數(shù)i 等具有明顯不同，脈沖電磁波0 在其中行進(jìn)的速度也隨之不同，如下式所示：i c /i(1)由式（ 1）看出，當(dāng)介電常數(shù)i 增加時(shí)，脈沖電磁波0 傳播速度減小。i 減少時(shí)，0的傳播速度i 增加。由于速度i 是個(gè)矢量，路面各材料層的介電常數(shù)均比空氣大，因而，脈沖電磁波0 在材料層中發(fā)生折射，改變了原來(lái)入射方向，偏向R0 第一界面法線，此時(shí)，沿0 方向傳播。 當(dāng)?shù)竭_(dá)界面

7、 R1處時(shí)，折射波的一部分能量通過(guò)R1 界面法線反射， 0 應(yīng)與 1相等，同時(shí)，又向 R0 界面穿透反射，與 R0界面第二法線成反射角2 ，反射量為 I 2 。同理，得反射量 I 3，甚至是 I4 與 I 5等。脈沖電磁波 0 從 R0 界面射入，并到R1 界面反射，在空氣中，得到反射能I 2 ，該反射波由特別的雷達(dá)接收天線接收，所歷經(jīng)的時(shí)間ti 可通過(guò)時(shí)間脈沖記錄器測(cè)知，0 在 1介質(zhì)中所經(jīng)過(guò)的距離為：Sihi2hi2cos 0cos 0由式（ 1）與（ 2）得下式：sin0c /0sin0c/1sin01sin000 sin 10sin 01sin 0（ 01時(shí)）sin11在（ 5）中，1

8、 由試驗(yàn)測(cè)得， 0為脈沖電磁波0的入射角，是設(shè)定的，因而，由該式解得。于是，路面結(jié)構(gòu)材料層厚度可由下列公式計(jì)算：iSi2hi / cos0titi2hi / cos 0c / ihiccos 0titi2i（ 2）（ 3）（ 4）（ 5）0 就能（ 6）六：工作原理由發(fā)射源發(fā)出的電磁波，大部分經(jīng)微波網(wǎng)絡(luò)天線發(fā)射出去，一小部分又發(fā)射源泄漏至混頻器，反射信號(hào)只能沿著微波網(wǎng)絡(luò)到混頻器，不能進(jìn)入體效應(yīng)振蕩器。接收的反射波在混頻器中與來(lái)自振蕩器泄漏過(guò)來(lái)的少部分發(fā)射波進(jìn)行混頻，混頻的結(jié)果就得到了這兩個(gè)頻率的差值即多譜勒頻移，又叫多譜勒頻率。根據(jù)多譜勒效應(yīng), 當(dāng)發(fā)射波的波速遇到運(yùn)動(dòng)物體返回時(shí), 其回波有下面

9、的關(guān)系成立:f '0f 02VRf0C(1)式中 :f 'o 為反射信號(hào)的頻率。fo 為微波源產(chǎn)生的發(fā)射頻率。VR 為運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度分量。從 (1) 式中可以看出 , 接收到的反射信號(hào)頻率f 'o 是由兩項(xiàng)組成的。第一項(xiàng)是由微波源產(chǎn)生的發(fā)射頻率, 第二項(xiàng)是由物體運(yùn)動(dòng)引起反射信號(hào)的多譜勒頻移。當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體駛近微波源時(shí) ,VR 為正 , 當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體遠(yuǎn)離微波源時(shí),VR 為負(fù) ,C 為電磁波在空間的傳播速度, 可將 (1) 式表示成如下形式 :fdf0 'f02VR f 0(2)n將 f d 稱為多譜勒頻移又叫多譜勒頻率, 由(2) 可求得 :VRCf d2 f0(3

10、)由于 C 和 fo 是已知量 , 顯然運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度VR 與 f d 成正比 , 即測(cè)得 f d 就可求得目標(biāo)運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度 VR 。上面的假定當(dāng)微波源處于靜止不動(dòng)，而物體相對(duì)微波源移動(dòng)時(shí)的情形；反之，當(dāng)物體靜止不動(dòng)，而微波源相對(duì)于物體移動(dòng)時(shí)，上面的結(jié)論也是成立的。也就是說(shuō)，只要兩者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多譜勒效應(yīng)就發(fā)生。采用測(cè)頻原理測(cè)量速度的方法：我們可以通過(guò)設(shè)置可編程定時(shí)、 計(jì)數(shù)器 8253 的時(shí)間常數(shù)， 并將 8253 的輸出端連接到單片機(jī)的外部中斷上， 程序通過(guò)檢測(cè)中斷信號(hào)對(duì)定時(shí)、 計(jì)數(shù)器 8253 發(fā)出相應(yīng)的控制命令（如設(shè)置為 100ms中斷一次），然后計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)的單位時(shí)間內(nèi)記錄

11、的多譜勒信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)，即可換算出相應(yīng)的車速值。采用測(cè)頻的方法測(cè)量速度，在標(biāo)準(zhǔn)的單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)越多，精度就越高，適用于高速測(cè)量。而在低速測(cè)量時(shí)，由于在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)量少，誤差較大，多采用測(cè)周期的方法來(lái)測(cè)速。采用測(cè)頻原理測(cè)量速度的方法圖譜采用測(cè)周期原理測(cè)速的方法：可以利用單片機(jī)內(nèi)的震蕩信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖，然后測(cè)出在待測(cè)多普勒信號(hào)的一個(gè)脈沖周期內(nèi)有多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖，即可換算出車速。該方法適用于低速測(cè)量。采用測(cè)周期原理測(cè)速的方法圖譜f d1= vR .f9850/2=2*10.575*10 *60/3600*3* 10 * 10 =1200HZTd 1= 1=1 sf d11200因?yàn)闇y(cè)量誤差小于1%，所以它的門控時(shí)間里面需要100個(gè)脈沖。所以 xt11=