2.1 测试系统的组成

测试系统可以由一个或者若干个功能单元组成，单元的个数不固定是因为由于面对的工程不同、测试参数的不同系统在构成上会有很大的差别。通常，测试系统具有以下几个功能：将被测对象置于预定状态下，并对被测对象所输出的信息进行采集、变换、传输、分析、处理、判断和显示记录，最终获得测试所需的信息。就如同我们日常使用计算机计算，需要键盘输入，计算机进行计算，显示屏输出结果。图2.1所示为一个典型的力学测试系统，由荷载系统、测量系统、信号处理系统和显示记录系统四大部分组成。若要以最佳方案完成测试任务，应该对整套测试系统的各功能单元进行全面综合的考虑。

图2.1 测试系统的组成

2.1.1 荷载系统

荷载系统是使被测对象处于一定的受力状态下，使被测对象（试件）有关的力学量之间的联系充分显露出来，以便于进行有效测量的一种专门系统。这里使有关力学量之间的联系显露出来的力学系统是指狭义广义的荷载，因为世界上没有不受力的对象，这里的荷载是使力学量之间联系可测时的力。这种力通常是比较大和人为施加的。例如，在混凝土试块进行抗压强度试验时油压机施加的力。在岩土工程测试时采用的荷载系统通常有液压式、重力式、杠杆式、气压式等。

2.1.2 测量系统

测量系统由传感器、信号变换和测量电路组成，它将被测量（如力、位移等）通过传感器变成电信号，经过变换、放大、运算，变成易于处理和记录的信号。传感器是整个测试系统中采集信息首要的关键环节，它的作用是把被测非电量转换成便于放大、记录的电量。所以，有时称传感器为测试系统的一次仪表，其余部分为二次仪表或三次仪表。比如在岩石直剪试验系统中，需要观察在不同法向应力水平下，试件在剪切过程中法向和剪切方向的力和位移的变化。采用四支位移传感器分别测量试件在法向和剪切方向的位移，采用两只液压传感器分别测量试件在法向和剪切方向的荷载。其中，位移传感器和位移变位器组成位移量测系统，荷载传感器和动态电阻应变仪组成力的量测系统。

2.1.3 信号处理系统

信号处理系统是将测量系统的输出信号做进一步处理以便排除干扰。如智能测试系统中需要设置智能滤波软件，以便排除测量系统中的干扰和偶然波动，提高所获得信号的置信度。对模拟电路，则要专用的仪器或电路（如滤波器）来达到这些目的。回想一下在做物理实验时，波的干涉实验就是通过偏正片来排除其他波的影响的。信号处理系统就是测试系统的优化师。

2.1.4 显示和记录系统

显示和记录系统是测试系统的输出环节，它是将被测对象所测得的有用信号及其变化过程显示或记录（或存储）下来。数据显示可以用各种表盘、电子示波器和显示屏来实现，数据记录可以采用记录仪、光式示波器等设备来实现，智能测试系统中以微机、打印机和绘图仪等作为显示记录设备。

在测试系统中，测试过程的全部或大部分操作调试计算机等工作是由测试人员直接参与并取得结果的测试系统称为人工测试系统，这是传统的测试方法。目前，尤其是在地下工程现场测试中，它仍然是被较多采用的测试手段。在自动测试系统中，所有仪器及设备都与计算机联机工作，具有程控输入和编码输出的功能，测试过程不用人工参与。