岩土试验技能与理论试验报告.docx

岩土试验技能与理论试验报告 试验名称：传感器的标定与性能指标试验 指导老师：XXX 姓 名：XXX 学 号：XXXXX专业年级：2012级岩土工程小组成员：XXXXXXXXX试验日期：2013年5月3日1. 试验目的学习传感器的标定方法，确定传感器的典型性能指标。2. 试验仪器力传感器，LVDT位移传感器，量力环，位移标定基准，测量电路，放大，输出装置。3. 试验内容3.1 力传感器标定试验将力测量系统的电路放大倍数分别选为1000与500，通过标定，确定力测量系统在不同条件下传感器的标定系数。标定时，将最大显示电压控制在5v，然后分别按传感器的正行程与反行程各标定三次，在每一个行程中，至少选择10个标定点进行标定。通过标定确定：(1) 传感器的标定系数（灵敏度）；(2) 线性度；(3) 滞回性。3.2 位移传感器标定试验将位移测量系统的电路衰减倍数分别选为50%与25%，通过标定，确定位移测量系统在不同条件下传感器的标定系数。标定时，同样将最大显示电压控制在5V，然后分别按传感器的正行程与反行程各标定三次，在每一个行程中，至少选择10个标定点进行标定。通过标定确定：(1) 传感器的标定系数（灵敏度）；(2)线性度；(3)滞回性。4试验结果及数据分析4.1 传感器性能指标传感器主要性能指标有灵敏度、线性度和滞回性。1灵敏度通过实验所采集的几组数据，取同一档位三组数据平均值描绘成曲线形式,如附图曲线所示，灵敏度即为拟和曲线的斜率。2线性度线性度是用实测的检测系统输入-输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示的。实验测量值y和拟和曲线y=kx，=y-y，分别计算每一个点的值，然后取最大值，计算公式为3 滞回性传感器在全量程范围内最大迟滞差值 与满量程输出值之比成为迟滞误差,用表示,即。4.2力传感器试验数据及分析分别在放大倍数为250倍、500倍和1000倍时对力传感器进行正行程和反行程标定试验，每种倍数进行三次试验，然后分别取平均值，得到压力和电压的关系曲线，从而确定传感器的标定系数（灵敏度），线性度和滞回性。4.2.1放大倍数为250倍时放大倍数为250倍时的试验数据及平均值、拟合值如表1、表2所示：表1 放大倍数为250倍时试验数据压力值/kg电压值/V第一次试验第二次试验第三次试验正行程反行程正行程反行程正行程反行程000.00700.010-0.0029-0.416-0.418-0.41-0.411-0.423-0.41818-0.84-0.841-0.827-0.849-0.848-0.83627-1.261-1.26-1.268-1.266-1.262-1.26836-1.693-1.684-1.696-1.687-1.7-1.69845-2.118-2.109-2.118-2.108-2.119-2.1254-2.521-2.519-2.525-2.515-2.531-2.5363-2.938-2.937-2.943-2.93-2.949-2.94472-3.349-3.352-3.347-3.346-3.35-3.35481-3.775-3.77-3.776-3.772-3.778-3.77490-4.179-4.177-4.169-4.174-4.205-4.177表2 电压平均值和拟合值压力/kg电压（V）拟合值y=y-y正行程反行程正行程反行程0.00.0000.00500.0000.0059.0-0.416-0.416-0.414-0.002-0.00218.0-0.838-0.842-0.828-0.010-0.01427.0-1.264-1.265-1.242-0.022-0.02336.0-1.696-1.690-1.656-0.040-0.03445.0-2.118-2.112-2.07-0.048-0.04254.0-2.526-2.521-2.484-0.042-0.03763.0-2.943-2.937-2.898-0.045-0.03972.0-3.349-3.351-3.312-0.037-0.03981.0-3.776-3.772-3.726-0.050-0.04690.0-4.184-4.176-4.14-0.044-0.036根据电压平均值和位移值，可得关系曲线如图1所示：图1 电压-压力曲线由上述数据处理可得，放大倍数250倍时力学传感器灵敏度为0.0465，线性度为0.05/5*100%=1%，滞回性用迟滞误差表示为0.008/5*100%=0.16%。4.2.1放大倍数为500倍时放大倍数为500倍时的试验数据及平均值、拟合值如表3、表4所示：表3放大倍数为500倍时试验数据压力值/kg电压值/V第一次试验第二次试验第三次试验正行程反行程正行程反行程正行程反行程00.0000.0010.0000.0060.0000.0214.5-0.431-0.425-0.425-0.426-0.415-0.4099-0.837-0.827-0.842-0.848-0.833-0.82313.5-1.253-1.257-1.26-1.272-1.24-1.2518-1.697-1.682-1.666-1.698-1.691-1.67522.5-2.111-2.101-2.107-2.113-2.1-2.08927-2.542-2.531-2.542-2.54-2.52-2.50831.5-2.963-2.962-2.98-2.962-2.949-2.94736-3.406-3.39-3.408-3.387-3.378-3.37340.5-3.823-3.817-3.834-3.816-3.804-3.80745-4.243-4.243-4.255-4.229-4.232-4.22549.5-4.648-4.648-4.666-4.665-4.636-4.636表4 电压平均值和拟合值压力/kg电压（V）=y-y正行程反行程拟合值正行程反行程00.0000.0090.0000.0000.0094.5-0.424-0.420-0.423-0.0010.0039-0.837-0.833-0.8460.0090.01313.5-1.251-1.260-1.2690.0180.00918-1.685-1.685-1.6920.0070.00722.5-2.106-2.101-2.1150.0090.01427-2.535-2.526-2.5380.0030.01231.5-2.964-2.957-2.961-0.0030.00436-3.397-3.383-3.384-0.0130.00140.5-3.820-3.813-3.807-0.013-0.00645-4.243-4.232-4.23-0.013-0.00249.5-4.650-4.650-4.6530.0030.003根据电压平均值和位移值，可得关系曲线如图2所示：图2 电压-压力曲线由上述数据处理可得，放大倍数500倍时力学传感器灵敏度为0.0942，线性度为0.018/5*100%=0.36%，滞回性用迟滞误差表示为0.014/5*100%=0.28%。4.2.1放大倍数为1000倍时放大倍数为1000倍时的试验数据及平均值、拟合值如表5、表6所示：表5放大倍数为1000倍时试验数据压力值/kg电压值/V第一次试验第二次试验第三次试验正行程反行程正行程反行程正行程反行程00.000 0.040 0.000 -0.142 0.000 0.017 2.25-0.381-0.378-0.574-0.564-0.409-0.4094.5-0.804-0.8-1.19-0.992-0.832-0.8446.75-1.233-1.223-1.424-1.421-1.25-1.2699-1.649-1.633-1.833-1.829-1.656-1.68311.25-2.051-2.064-2.251-2.244-2.081-2.12213.5-2.461-2.49-2.677-2.663-2.485-2.53615.75-2.879-2.927-3.093-3.101-2.91-2.95318-3.381-3.352-3.526-3.537-3.315-3.38620.25-3.731-3.768-3.948-3.936-3.762-3.79722.5-4.129-4.173-4.357-4.357-4.174-4.174表6 电压平均值和拟合值压力/kg电压（V）拟合值=y-y正行程反行程正行程反行程00.000-0.02800.000-0.0282.25-0.455-0.450-0.42075-0.034-0.0304.5-0.942-0.879-0.8415-0.101-0.0376.75-1.302-1.304-1.26225-0.040-0.0429-1.713-1.715-1.683-0.030-0.03211.25-2.128-2.143-2.10375-0.024-0.04013.5-2.541-2.563-2.5245-0.016-0.03915.75-2.961-2.994-2.94525-0.015-0.04818-3.407-3.425-3.366-0.041-0.05920.25-3.814-3.834-3.78675-0.027-0.04722.5-4.220-4.235-4.2075-0.013-0.027根据电压平均值和压力值，可得关系曲线如图2所示：图3 电压-压力曲线由上述数据处理可得，放大倍数1000倍时力学传感器灵敏度为0.1876，线性度为0.101/5*100%=2.02%，滞回性用迟滞误差表示为0.33/5*100%=6.6%。4.3位移传感器试验数据及分析4.3.1衰减倍数为10%时表7 衰减倍数为10%时试验数据位移（mm）电压（V)第一组第二组第三组平均值组拟合值正行程0.00.0000.0000.0000.0000.003-0.0030.50.4160.4170.4170.4170.446-0.0301.00.8620.8670.8620.8640.890-0.0261.51.3081.3161.3031.3091.333-0.0242.01.7441.7511.7481.7481.777-0.0292.52.2022.2062.2032.2042.220-0.0163.02.6332.6402.6382.6372.663-0.0263.53.0833.0863.0863.0853.107-0.0224.03.5303.5343.5273.5303.550-0.0204.53.9663.9713.9723.9703.994-0.0245.04.4204.4254.4214.4224.437-0.015反行程0.00.0030.0020.0040.0030.0030.0000.50.4360.4450.4390.4400.446-0.0061.00.8920.8830.9110.8950.8900.0061.51.3291.3321.3441.3351.3330.0022.01.7701.7721.7771.7731.777-0.0042.52.2192.2202.2172.2192.220-0.0013.02.6552.6632.6632.6602.663-0.0033.53.1123.1053.1283.1153.1070.0084.03.5523.5563.5693.5593.5500.0094.53.9893.9943.9943.9923.994-0.0015.04.4394.4254.4214.4284.437-0.009正行程0.00.0020.0020.0040.003-0.0340.036-0.5-0.440-0.443-0.443-0.442-0.4710.029-1.0-0.875-0.879-0.875-0.876-0.9080.032-1.5-1.329-1.323-1.314-1.322-1.3460.024-2.0-1.768-1.763-1.767-1.766-1.7830.017-2.5-2.184-2.199-2.175-2.186-2.2200.034-3.0-2.670-2.644-2.636-2.650-2.6570.007-3.5-3.084-3.076-3.068-3.076-3.0950.019-4.0-3.534-3.499-3.495-3.509-3.5320.022-4.5-3.954-3.939-3.939-3.944-3.9690.025-5.0-4.392-4.372-4.361-4.375-4.4060.031反行程0.0-0.020-0.011-0.019-0.017-0.0340.017-0.5-0.470-0.463-0.469-0.467-0.4710.004-1.0-0.900-0.900-0.897-0.899-0.9080.009-1.5-1.348-1.345-1.348-1.347-1.346-0.001-2.0-1.787-1.788-1.881-1.819-1.783-0.036-2.5-2.220-2.219-2.221-2.220-2.2200.000-3.0-2.670-2.662-2.669-2.667-2.657-0.010-3.5-3.102-3.093-3.098-3.098-3.095-0.003-4.0-3.533-3.532-3.529-3.531-3.5320.000-4.5-3.974-3.973-3.979-3.975-3.969-0.006-5.0-4.407-4.372-4.361-4.380-4.4060.026根据上表可得电压-位移曲线如图4所示：图4 电压-位移曲线由上述图表可得，衰减倍数为10%时灵敏度为0.8868，线性度为0.036/5*100%=7.2%，滞回性用迟滞误差表示为0.053/5*100%=1.06%。4.3.2衰减倍数为25%时衰减倍数为25%时位移传感器试验数据如表8所示：表8 衰减倍数为25%时试验数据位移（mm）电压（V)第一组第二组第三组平均值组拟合值正行程0.00.0000.0000.0000.000-0.0040.0040.50.4090.4160.4140.4130.421-0.0081.00.8340.8360.8360.8350.846-0.0111.51.2541.2581.2601.2571.272-0.0142.01.6771.6821.6851.6811.697-0.0152.52.1042.1092.1082.1072.122-0.0153.02.5332.5372.5382.5362.547-0.0113.52.9642.9622.9672.9642.972-0.0084.03.3883.3913.3933.3913.397-0.0064.53.8133.8163.8173.8153.822-0.0075.04.2384.2394.2434.2404.247-0.007反行程0.00.002-0.0050.0080.002-0.0040.0050.50.4200.4170.4220.4200.421-0.0021.00.8480.8390.8520.8460.8460.0001.51.2691.2641.2751.2691.272-0.0022.01.6921.6891.6951.6921.697-0.0052.52.1162.1172.1222.1182.122-0.0033.02.5502.5442.5452.5462.5470.0003.52.9762.9732.9762.9752.9720.0034.03.4043.3993.4023.4023.3970.0054.53.8293.8253.8263.8273.8220.0055.04.2384.2394.2494.2424.247-0.005正行程0.0-0.010-0.0050.008-0.0020.005-0.007-0.5-0.414-0.425-0.410-0.416-0.4210.004-1.0-0.838-0.846-0.832-0.839-0.8470.008-1.5-1.256-1.264-1.257-1.259-1.2730.014-2.0-1.682-1.691-1.679-1.684-1.6990.014-2.5-2.111-2.117-2.107-2.112-2.1240.013-3.0-2.537-2.542-2.530-2.536-2.5500.014-3.5-2.970-2.977-2.970-2.972-2.9760.004-4.0-3.403-3.404-3.394-3.400-3.4020.002-4.5-3.834-3.834-3.823-3.830-3.828-0.002-5.0-4.248-4.247-4.243-4.246-4.2540.008反行程0.0-0.0080.003-0.002-0.0020.005-0.007-0.5-0.430-0.417-0.425-0.424-0.421-0.003-1.0-0.848-0.845-0.840-0.844-0.8470.002-1.5-1.272-1.267-1.264-1.268-1.2730.005-2.0-1.695-1.693-1.694-1.694-1.6990.004-2.5-2.121-2.120-2.104-2.115-2.1240.009-3.0-2.553-2.549-2.542-2.548-2.5500.002-3.5-2.981-2.980-2.975-2.979-2.976-0.002-4.0-3.412-3.409-3.408-3.410-3.402-0.008-4.5-3.844-3.839-3.832-3.838-3.828-0.010-5.0-4.248-4.247-4.243-4.246-4.2540.008根据上表可得电压-位移曲线如图5所示：图5 电压-位移曲线根据上述图表可知，衰减倍数为25%时灵敏度为0.8502，线性度为0.015/5*100%=0.3%，滞回性为0.012/5*100%=0.24%。5 试验感想 首先要感谢王老师的指导，以前对岩土电测技术了解很少，对相关试验原理、试验方法和仪器都没有多少认识，通过本次岩土电测试验，对岩土电测技术方法有了一定的了解，提高了理论水平和动手能力。其次，我感觉在试验前，一定要充分学习实验原理和方法，扎实基础，对试验步骤有一个清晰的了解，这样在试验时才能较快地进入状态，更好地完成试验；另外，试验中的分工配合也很重要，这一点要感谢同组同学的帮助。最后，再次感谢王老师的教导和同学们的帮助！