一、摘要

    FDP系列一体化动测仪动力试桩系统是专门应用于建筑基桩完整性和承载力测试的设备，它是将计算机、采样仪和专用电源高度集成合而为一的电子测量记录系统。这样不仅使该系列仪器的实用性和可靠性大大增强，而且其整机性能和技术指标也较分体仪器大为改善，是近年来桩基动测仪器新技术的成功应用之一，同时也是今后动测设备发展之必然趋势。

    二、概述

    FDP系列高分辨浮点动测仪是中国岩土工程研究中心高技术开发部，针对检测市场需求，自主开发研制的具有中国自主知识产权的{zx1}科研成果。自99年以来，相继推出FDP204PL、2000年推出FDP204PS一体化动测仪，2001年又推出具有国际{lx1}水平的FDP204PDA掌上型一体化动测仪。 该系列产品具有灵敏度高、技术指标高、功能全、精度高、动态范围宽等特点。近4年来，已推广用户近300家，是目前国内外桩基检测设备的主流机型之一。

    三、系统构成和基本原理

    一体化动力试桩系统的设计和分体试桩系统有着明显的区别，现分述如下：

    (1) 分体式动测仪

    从20世纪80年代末到90年代末的十余年来，国内所推出的动力试桩设备90% 以上都是分体机。其主要构成分为三大部分：1) 采集仪；2) 便携计算机；3) 电源(交、直流)。它的优点表现在：1) 计算机可根据市场行情变化而变化，档次也可根据用户需求而变，并可用作它图；2) 分开携带较方便；3) 体积大，较容易让被测方(或者客户)接受。而缺点是：1) 功耗大容易发热而引起采样仪死机；2) 计算机野外使用寿命一般在2年左右(风沙、灰尘影响)成本开支和维修较难；3) 整机测试系统较散，从而引起现场连线繁琐；4) 设备沉重，进出场不方便；5) 电子元器件集程度和精度较差，加大了测量误差； 6) xxxx大都是在DOS系统环境下编程的，不适应当前计算机操作系统环境。

    (2)一体化测桩仪

    一体化动测仪是近五年发展起来的新兴动测技术，它融合了计算机科学、电子科学、资讯科学的{zx1}技术，代表着今后动力试桩设备发展的必然趋势。

    一体化动力试桩系统的优势体现在：1)单元集成度高，增加了仪器的稳定性和可靠性，同时简化了现场联机时的操作步骤；2)采用了大规模集成电路和超低功耗芯片，整机功耗只相当于分体机的 1/5；3)触摸式设计，避开了键盘操作带来的烦恼；4)一体化俚电池供电，减轻了重量，增长了供电时间；5)采用{zx1}的集成电路和{zy}化的设计，动态范围较分体机扩大20%以上，频响宽度拓展近10kHz以上；6)系统xxxx均采用Win98操作系统，适应了当前计算机科学的发展。其它先进技术见本文第四部分的技术特点。

    (3)基本原理

    一体化动力试桩系统试桩法(图一小应变检测和图二大应变检测)是在桩顶给桩作用一动态力(动荷载)，动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩、土系统对动态力作用的反映称为动力响应，用不同功能的传感器可以在桩顶上量测到不同的动力响应信号，用不同功能的传感器可以在桩上量测到不同的动力响应信号，如位移、速度或加速度响应信号。通过对信号的时域分析、频域分析或传递函数分析，可以判断桩身结构完整性和对单桩承载力的评价。

图一 低应变完整性测试法的基本原理测试图

图二 高应变承载力测试法的基本原理图

    四、技术特点

    (1) 灵敏度高：灵敏度是衡量一台电子测量仪器的关键性指标，实践告诉我们，FDP系列动测仪在同样的激震条件下，灵敏度可高于国内外同类仪器30%，特别是对铁路及交通建设用的超长桩尤为实用。

    (2) 增益广：FDP204系列动测仪均采用(8-12)位以上浮点增益控制，使得动态增益范围大大的得以拓宽，可极大的使微弱信号得以增强放大，有效的改善超长桩的桩底信号反射。

    (3) 频响宽：FDP系列动测仪的频响宽度为(0.1Hz-15KHz), 超宽的频响可以使得该系列仪器的测试范围不仅可以进行高、低应变的测试，还可进行地脉动、剪切波速、瑞利波速等其它岩土工程测试。

    (4) 稳定性好：衡量一台电子仪器的好坏，最重要的一项指标就是它的稳定性，其中包括仪器正常工作时的稳定性(计算机、采集仪)、仪器在工作时外界对仪器的干扰和传感器与主机连接件之间的可靠度。FDP 系列仪器采用一体化设计、单元式高度集成化及统一共地设计，很好的解决了以上几个方面的问题。

    (5) 集成度高：FDP 系列动测仪均采用一体化设计，将工业控制计算机、电源及高性能采集板高度集成，不但省去了现场连接线的繁琐，还能{zd0}限度地避免现场检测时自然环境带来的干扰和破坏。

    (6) 超前意识强：中国岩土工程研究中心长期致力于桩基动测仪、浅层地震仪的研制与开发，并始终走在国内外新型仪器的前列。无论从仪器性能、技术指标、稳定性、灵敏度、适用性及售后技术服务等方面在目前国内外是xxxx的。

    (7) 软件功能强劲：FDP系列所有的应用软件，均采用中文Win98操作系统，方便了国内用户的需求。它包括：低应变桩身完整性定性分析、动力参数法、动力参数位移法、高应变凯司法和波形拟合法、地脉动之{zy1}周期法、剪切波速及瑞利波速测试分析法、浅层地震xxxx包等工程物探xxxx。

    (8) 应用范围广：FDP 系列动测仪、地震仪除了应用于建筑基桩检测、人工浅层地震、工程物探测试等，还可广泛应用于石油、煤炭、资源勘探、水文、铁路及交通等领域的工程物探测试。

    五、应用效果

    FDP系列一体化动力试桩测试系统已在国内几百家用户得到成功应用。

    (1) 下图为湖南长沙矿冶研究院在长沙市黄兴路人工挖孔桩低应变完整性测试效果图。本工程采用人工挖孔扩底灌注桩，桩长7米、桩径1.2米，混凝土设计强度C30。检测仪器采用FDP204PDA一体化掌上动测仪，从检测波形来看，在5.9 米左右出现了明显的扩颈，属工程设计的扩底位置，对应地质资料及人工挖孔出露的岩层来看，已经到中风化岩层，证明检测结果符合工程实际情况。

图三 长沙市黄兴路人工挖孔桩低应变完整性测试 

    (2) 下图为陕西省地震局工程院在西安市铁路局宿舍小区高应变实测的波形图，从图中可以看出1、2道加速度波形道间的一致性非常好，是一组非常好的完整桩波形。再看3道、4道力波形，力波形零点起跳非常好，这对计算{zd0}冲击力值起着决定性作用，第三道波形尾部有点上翘，是在安装力传感器时，尚未xx拧紧。从经验上看，将紧固螺钉再拧上半圈可达到更满意效果。第四道测试效果就非常好。

图四 西安市铁路局宿舍小区高应变实测

    六、结论

    经过几年来在公路、铁路、桥梁的质量检测和一些大型工程的地震小区评价、重要水坝渗漏实践证明， FDP系列一体化动力试桩系统，已被国内外测桩工程界的专家和用户认可。这是因为FDP204系列一体化技术先进、指标{zy}、服务优秀、定位合理(面向用户大众化)，只要我们和用户建立融恰的伙伴合作关系，大家共同研究，不断地推出我们需要的、具有中国自主知识产权的优质产品，我们的测试事业一定能迈着阔步向前发展。