【正文】 荷放大器大。在信號采集分析儀中采樣是通過模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的，稱為A/D轉(zhuǎn)換。設(shè)A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)為ｎ，則模擬信號的輸入量Va可表示成：Va≈Vr(a121+a222+?+an2n （413）最高位為符號位，則最小分辨率為２－(n1)。要求信號采集分析儀體積小、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定，便于野外使用，同時應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集、記錄存儲、數(shù)字計算和信號分析功能。計算機不能對模擬信號進行處理，因此必須對模擬信號進行采樣，即把連續(xù)的模擬量變?yōu)閿嗬m(xù)的數(shù)字量。采樣時間T，又稱采樣長度，是一次采樣N點所需要的時間： T=N?t (53)FFT計算點數(shù)N可設(shè)置為511022048等，可與采樣點數(shù)相等，也可以小于采樣點數(shù)，一般設(shè)置為1024點。假設(shè)一根長L的樁，混凝土波速為c，計算點數(shù)為N。利用反射波法測樁，為了提高時域信號的精度，要采用較高的采樣頻率；而將信號做頻譜分析或機械阻抗法分析時，為了提高頻率分辨率，根據(jù)樁實際情況，應(yīng)采用較低的采樣頻率。時域分析：f∈（20,） (55a)頻域分析：f∈（30,） (55b)取c=4000m/s，根據(jù)不同檢測部位的需要，完成測試所需的頻帶寬度由式（55）計算，列于表5。對于樁頂瞬態(tài)響應(yīng)測量，習(xí)慣上是將加速度計的實測信號積分成速度曲線，并據(jù)此進行判讀。事實上，對加速度信號的積分相當(dāng)于低通濾波，這種濾波作用對尖峰毛刺特別明顯。瞬態(tài)激振操作應(yīng)通過現(xiàn)場試驗選擇不同材質(zhì)的錘頭或錘墊，以獲得低頻寬脈沖或高頻窄脈沖。錘頭的軟硬或錘墊的厚薄和錘的質(zhì)量都能起到控制脈沖寬窄的作用，通常前者起主要作用；而后者（包括手錘輕敲或家里錘擊）主要是控制力脈沖幅值。穩(wěn)態(tài)激振設(shè)備可包括掃頻信號發(fā)生器、功率放大器及電磁式激振器。因此，要求受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計條件基本等同。，平面應(yīng)平整并基本與樁身軸線垂直。，相當(dāng)于樁頭處存在很大的截面阻抗變化，對測試信號會產(chǎn)生影響。，其目的是減少外露主筋振動對測試產(chǎn)生干擾信號。傳感器安。，但相對樁頂橫截面尺寸而言，激振點處為集中力作用，在樁頂部位難免出現(xiàn)與樁的徑向振型相對應(yīng)的高頻干擾。，粘結(jié)層應(yīng)盡可能薄；必要時可采用沖擊鉆打孔安裝方式，但傳感器底安裝面應(yīng)與樁頂面緊密接觸。若外露主筋過長，影響正常測試時，應(yīng)將其割短。該項工作非常重要，由于浮漿層不密實，與下部正?；炷琳辰Y(jié)不良，會形成一個不連續(xù)的界面。樁頂條件和樁頭處理好壞直接影響測試信號的質(zhì)量。通常手錘即使在一定錘重和加力條件下，由于樁頂敲擊點凹凸不平、軟硬不一，沖擊加速度幅值變化范圍很大（脈沖寬窄也發(fā)生較明顯變化），有些儀器沒有加速度超載報警功能，而削波的加速度波形積分成速度波形后可能不容易被察覺。樁直徑小時脈沖可稍寬一些。所以，在177。但這并不等于說，加速度計的頻響線性段達到2000Hz就足夠了。根據(jù)壓電式加速度計的結(jié)構(gòu)特點和動態(tài)性能，當(dāng)傳感器的可用上限頻率在其安裝諧振頻率的1/5以下時，可保證較高的沖擊測量精度，且在此范圍內(nèi)，相位誤差完全可以忽略。式（55）即為完成正常測試所需要的頻率范圍，其中式（55a）為確保在時域分析中能完全記錄缺陷（或樁低）一階諧振峰，；式（55b）為確保在頻域中能完全記錄缺陷（或樁低）兩節(jié)諧振峰，以讀取頻差?？紤]到一些影響因素，這樣采樣頻率可選擇Nc/3L。采樣頻率越高，即采樣間隔時間越小，則時域信號精度越高，但頻率分辨率越低；反之，當(dāng)采樣頻率越低，即采樣時間間隔越大，則時域信號精度越低，但頻率分辨率越高。當(dāng)采樣頻率fm滿足關(guān)系： fs≥2fm (52)則采樣值具有原信號x（t）的全部信息，信號的頻譜x（f）不會發(fā)生混淆，這就是采樣定理。采樣時間宜為５0～１000μs，且可調(diào)。５V２－７＝177?，F(xiàn)在幾乎所有用于樁基低應(yīng)變檢測的信號采集分析儀的A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)都達到12位、16位。放大系統(tǒng)的增益應(yīng)大于60dB，長期變化量應(yīng)小于1%。完成這種功能有兩種前置放大器可供選擇，即電壓放大器和電荷放大器。高阻尼速度傳感器采用犧牲靈敏度，增大阻尼辦法拓寬其頻響范圍，比低阻尼速度傳感器更適宜于測樁。樁長增加，宜選擇較大的靈敏度。速度傳感器的優(yōu)點是可以直接輸出電壓信號，毋須后接轉(zhuǎn)換設(shè)備，可提高測試系統(tǒng)的可靠度。在樁基動測中，由于錘擊產(chǎn)生的能量較強，一般不要求靈敏度太高。用于反射波法測樁，頻帶寬度應(yīng)不窄于10～1000Hz。～。式（411）為速度傳感器的頻率響應(yīng)函數(shù)： Utνe=BLDejθ (411) D=λ2(1λ2)2+4ξ2λ2θ=arctan2ξλ1λ2 (0≤θ≤π)λ=ωωn,ωn=km,ξ=c2mk (412)式中：Ut——速度傳感器的輸出電壓； νe——待測振動速度； B——磁場強度； L——切割磁力線的線圈總長度； D——動力放大系數(shù)； Θ——相位差； λ——頻率比； ξ——阻尼系數(shù)。主要組成部分包括線圈、磁鐵和磁路。加速度傳感器的頻響基本上都能滿足測試要求，但受環(huán)境干擾影響大。當(dāng)ωn?ω時，電荷幅值靈敏度為：Sq=QA =dk0ωn2 (49)式中：Sq——電荷幅值靈敏度，pC/(m/s2)； Q——電荷幅值，pC； A——加速度幅值，m/s2；電壓幅值靈敏度為： Sv=Sqca=dk0ωn2ca (410)式中：Sv——電壓幅值靈敏度，mV/(m/s2)； ca——壓電元件的電容量，F(xiàn)； 用于反射波法測樁的加速度傳感器的電壓靈敏度應(yīng)大于100mV/g，電荷靈敏度應(yīng)大于100pC/g,量程應(yīng)大于100g。將式（46）代入式（44）得輸出電量幅值Q與輸入加速度幅值A(chǔ)之比QA=dk0ωn21ωωn222ξωωn2 (47)當(dāng)ωn?ω時，上式分母趨近于1，則式（47）變成： QA≈dk0 ωn2 (48)對于給定的加速度傳感器，式（48）右端各項均為常數(shù)。由此可得質(zhì)量塊的相對位移幅值X與被測物體的絕對加速度幅值之間的關(guān)系為：XA=1ωn21ωωn222ξωωn2 (44)由式（44）可以看出，當(dāng)ωn?ω，亦即加速度傳感器的固有頻率遠遠大于其工作頻率的上限時，相對位移的幅值X正比于被測正弦振動的加速度幅值A(chǔ)，兩者之間的相位差趨于近于零度。設(shè)k為簡化彈簧剛度，它是預(yù)壓彈簧剛度k1與壓電片等效剛度k0之和，質(zhì)量m為質(zhì)量塊和壓電陶瓷片質(zhì)量之和，c為系統(tǒng)的等效阻尼。當(dāng)它承受機械振動時，輸出端能產(chǎn)生與所承受的加速度成比例的電壓或電荷量。由于反射波法診斷的依據(jù)是速度曲線，使速度傳感器還需對測得的加速度信號積分一次得到速度信號。因此應(yīng)依據(jù)樁的特點，激發(fā)合適脈沖寬度的入射波，有時在同一根樁上，按照不同的測試目的，需要產(chǎn)生不同的脈沖寬度。③ 接觸面積 對于大直徑灌注樁，除應(yīng)選擇重錘加大能量沖擊外，相應(yīng)地要加大錘的直徑使得錘與樁頭的接觸面積增大。② 沖擊能量 錘重及落錘速度的大小決定了能量的大小。使用三十種反射波法動測中常用的錘敲擊預(yù)制樁樁頂，由安裝在錘頭上的力傳感器測量沖擊力，安裝在樁頂上的傳感器測量接收信號，實驗結(jié)果如表1。大量現(xiàn)場試驗和理論分析表明，只有通過敲擊產(chǎn)生合適的振源，才有可能得到正確的波形曲線。穩(wěn)態(tài)激振設(shè)備主要由電磁式激振器、信號發(fā)生器、功率放大器和懸掛裝置等組成。錘頭材料依軟硬不同依次為：鋼、鋁、尼龍、硬塑料、聚四氟乙烯、硬橡膠等；錘墊一般用1～2mm厚薄層加筋或不加筋橡膠帶，試驗時根據(jù)脈沖寬度增減，比較靈活。基樁動測儀的內(nèi)部通常配有波形儲存器、電荷放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD裝置)、信號采集分析儀等裝置，還配有相對應(yīng)的處理軟件，觸控式屏幕，方便工作人員的操作和現(xiàn)場對數(shù)據(jù)的處理，另外還具有信號過濾和放大功能，使信號傳輸更準(zhǔn)確。(3)采集到的加速度、速度或力信號經(jīng)電荷放大器轉(zhuǎn)化為電荷輸出信號。特別的，當(dāng)β→0即Z2=0時，相當(dāng)于自由端反射，此時有ξR=1和ξT=0，在該界面處入射波和反射波疊加使力幅度變?yōu)榱?，而入射波和反射波分別引起的質(zhì)點運動速度在界面的疊加結(jié)果使速度加倍。特別的，當(dāng)β→∞即Z2→∞時，相當(dāng)于剛性固端反射，此時有ξR=1和ξT=2，在該界面處入射波和反射波疊加使力幅度增加一倍，而入射波和反射波分別引起的質(zhì)點運動速度在界面的疊加結(jié)果使速度為零。因界面上力F和速度V應(yīng)分別滿足牛頓第三定律 FI+FR=FT=F (340)和連續(xù)條件 VI+VR=VT=V (341)記完整性系數(shù)β=Z2Z1，反射系數(shù)ξR=（β1）（1+β），透射系數(shù)ξT=2β1+β，可得下列公式： FR =ξR?FI (342) VR=ξR?VI (343) FT=ξT?FI (344) VT=(1β)?ξT?VI (345) 1+ξR=ξT (346)下面對（342）～（346）式進行討論：（1） 由于ξT≥0，所以透射波總是與入射波同號。 應(yīng)力波在桿不同阻抗界面處的反射透射，阻抗變化與桿的截面尺寸、質(zhì)量密度、波速、彈性模量等因素或某一因素變化有關(guān)。如果類似的將質(zhì)點運動速度進行分解，即： V=Vd+Vu (328)式中 Vd=1Z?F+Z?V2Vu=1Z?F+Z?V2 (329)顯然有： Fd=Z?VdFu=Z?VuF=Z?VdZ?Vu (330) 應(yīng)力波的相互作用在不同阻抗界面上的反射和投射 應(yīng)力波的相互作用考慮一根長為L的等阻抗桿，在桿x=0和x=L的兩端同時作用兩個矩形壓力脈沖 F0，t=FτFL，t=FLτ0≤t≤τ (331) F0,t=FL,t=0 tτ (332) 在t1L2c時，兩相對行進的壓力波尚未相遇。利用（324）式，根據(jù)ε=σE=FEA可導(dǎo)出以下兩個重要公式： σ=+ρc?V （325） F=177。我們把Wd和Wu分別為上行波和下行波。相應(yīng)的固有振動頻率為：ωn=nπcL或fn=nc2Ln=1,2,3? (316)利用初始條件，u（x，t）t=0=0，得到方程（36）在兩端自由和零初始條件下的位移特解為：un=u0cosnπLx?sinnπLtn=1,2,3? (317)圖32 兩端自由桿的前三階振型曲線上式表明：兩端自由桿的縱向振動為具有n個節(jié)點、幅度為u0的余弦波形式, cosnπLx是與各介固有頻率對應(yīng)的振型函數(shù)，其前三階振型曲線見圖32。（2）一維桿的縱波傳播速度與三維介質(zhì)中的縱波（壓縮波）傳播速度不同，其表達式為cp=1υ12υ（1+υ）.c（式中υ為介質(zhì)材料的泊松比），相當(dāng)于聲波透射法中定義的聲速，當(dāng)υ=，cp=；υ=，cp=。由圖31，桿x處的單元dx，如果u為x處的位移，則在x+dx處的位移為u+?u?xdx，顯然單元dx在新位置上的長度變化量為?u?xdx，而?u?x即為該單元的應(yīng)變。考慮一材質(zhì)均勻、截面恒定的彈性桿，長度為L，截面積為A，彈性模量為E，質(zhì)量密度為ρ。將樁身假定為一維彈性桿件（樁長直徑）,在樁頂錘擊力作用下，產(chǎn)生一壓縮波，沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯的波阻抗Z變化界面時（如斷樁、離析、樁低等）或樁身截面積發(fā)生變化（如縮頸或擴頸），將產(chǎn)生產(chǎn)生反射波和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z決定。因此，對曲線類型進行判斷，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、施工情況綜合分析，或采取鉆芯、聲波透射等其他方法。缺陷程度對樁身完整性分類是第一位重要的。顯然，灌注樁是