本發明專利(li)涉及一種(zhong)用于(yu)凍(dong)融循環過程中測量試(shi)樣質量及尺寸(cun)的試(shi)驗(yan)系統，屬(shu)于(yu)土工試(shi)驗(yan)領(ling)域。

背景技術：

凍(dong)融(rong)(rong)循環試(shi)驗過(guo)程中(zhong)，試(shi)樣(yang)質量(liang)(liang)及(ji)尺(chi)寸變化是(shi)反映試(shi)樣(yang)內部(bu)從不穩(wen)定(ding)態(tai)向動態(tai)穩(wen)定(ding)態(tai)發展過(guo)程的(de)重要參(can)數。通常，實驗室中(zhong)獲取(qu)試(shi)樣(yang)質量(liang)(liang)及(ji)尺(chi)寸變化的(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)是(shi)在每次凍(dong)融(rong)(rong)循環后分別(bie)用電子(zi)秤和游標(biao)卡尺(chi)測(ce)量(liang)(liang)試(shi)樣(yang)的(de)質量(liang)(liang)和尺(chi)寸。一方(fang)(fang)(fang)面(mian)，試(shi)樣(yang)在凍(dong)融(rong)(rong)試(shi)驗箱中(zhong)來回取(qu)、放(fang)的(de)過(guo)程中(zhong)不可避免地產生(sheng)了人(ren)為誤差(cha)(cha)；另一方(fang)(fang)(fang)面(mian)，取(qu)出(chu)的(de)試(shi)樣(yang)在稱重過(guo)程中(zhong)會受到外(wai)部(bu)環境溫(wen)度的(de)影響，而用游標(biao)卡尺(chi)測(ce)量(liang)(liang)試(shi)樣(yang)尺(chi)寸時(shi)，無法(fa)(fa)保證每次測(ce)量(liang)(liang)時(shi)為同(tong)一位(wei)置，也會造成較大的(de)誤差(cha)(cha)；再者，人(ren)工測(ce)量(liang)(liang)的(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)效率(lv)低下，費(fei)時(shi)費(fei)力。

技術實現要素：

為了克服傳(chuan)統人工方法在測(ce)量(liang)(liang)(liang)凍融循(xun)環試(shi)驗(yan)中(zhong)(zhong)試(shi)樣質(zhi)量(liang)(liang)(liang)及尺(chi)寸(cun)變化中(zhong)(zhong)的(de)不足(zu)之處，本發明提供了一(yi)種(zhong)用于凍融循(xun)環過(guo)程中(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)(liang)(liang)試(shi)樣質(zhi)量(liang)(liang)(liang)及尺(chi)寸(cun)的(de)試(shi)驗(yan)系統。

本發(fa)明的(de)技術解決方案是(shi)：一種(zhong)用于凍融循環(huan)(huan)過程中(zhong)測量試(shi)樣(yang)質(zhi)量及尺寸的(de)試(shi)驗系(xi)統(tong)(tong)，由試(shi)驗機、動態數(shu)據(ju)采集(ji)儀(yi)及計算(suan)機處理(li)系(xi)統(tong)(tong)組成，所測試(shi)樣(yang)置于試(shi)驗機內，動態數(shu)據(ju)采集(ji)儀(yi)將試(shi)驗機內試(shi)樣(yang)的(de)實時數(shu)據(ju)傳(chuan)送至計算(suan)機處理(li)系(xi)統(tong)(tong)進行處理(li)，從(cong)而獲取試(shi)樣(yang)在凍融循環(huan)(huan)過程中(zhong)質(zhi)量及尺寸的(de)實時變化數(shu)據(ju)。

所述試(shi)驗機主要由外箱(xiang)、內箱(xiang)、溫控系(xi)統(tong)、柱形激(ji)光測(ce)距儀、稱(cheng)(cheng)重(zhong)試(shi)驗臺(tai)(tai)和箱(xiang)蓋等六部分組成，溫控系(xi)統(tong)設在外箱(xiang)與內箱(xiang)之(zhi)間的(de)夾層(ceng)內，內箱(xiang)內壁(bi)上(shang)設有柱形激(ji)光測(ce)距儀，內箱(xiang)底面上(shang)設稱(cheng)(cheng)重(zhong)試(shi)驗臺(tai)(tai)，箱(xiang)蓋設在外箱(xiang)上(shang)表面。

所(suo)述(shu)柱(zhu)形激光(guang)測距(ju)儀(yi)布置在內箱內壁四周(zhou)的水平(ping)和豎直(zhi)兩個(ge)方向上(shang)，豎直(zhi)方向的柱(zhu)形激光(guang)測距(ju)儀(yi)用(yong)來實時(shi)監測試(shi)樣高度(du)變(bian)化(hua)，水平(ping)方向的柱(zhu)形激光(guang)測距(ju)儀(yi)用(yong)來實時(shi)監測試(shi)樣的直(zhi)徑(jing)變(bian)化(hua)，具體試(shi)驗原理如(ru)下(xia)：

測試(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)樣高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)時，豎(shu)直(zhi)方向(xiang)上的(de)(de)柱形激(ji)光(guang)測距(ju)(ju)(ju)(ju)儀向(xiang)試(shi)(shi)(shi)樣中(zhong)(zhong)間位置(zhi)發射(she)(she)(she)激(ji)光(guang)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)，會產生三(san)種不同長度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)激(ji)光(guang)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)，分(fen)(fen)別為距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)稱重試(shi)(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)s1的(de)(de)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)1，距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)試(shi)(shi)(shi)樣s2的(de)(de)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)2和距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)對面內壁表面s3的(de)(de)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)3，如(ru)附(fu)圖2(高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)測試(shi)(shi)(shi)原(yuan)理(li)1)所(suo)示(shi)，然后，動態數據(ju)(ju)采集(ji)儀會對柱形激(ji)光(guang)測距(ju)(ju)(ju)(ju)儀的(de)(de)數據(ju)(ju)進(jin)行實(shi)(shi)時采集(ji)，并傳送至計算機(ji)處(chu)(chu)理(li)系統(tong)進(jin)行處(chu)(chu)理(li)，如(ru)附(fu)圖3(高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)測試(shi)(shi)(shi)原(yuan)理(li)2)所(suo)示(shi)，在高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)為0＜h＜h1范圍(wei)(即(ji)稱重試(shi)(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du))內，射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)始終(zhong)為s1，在高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)h1≤h≤h2范圍(wei)(試(shi)(shi)(shi)樣高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du))內，射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)維(wei)持在s2，超過試(shi)(shi)(shi)樣高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)(h2＜h≤h3)后，射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)為s3，從(cong)中(zhong)(zhong)可以得出(chu)，射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)為s2的(de)(de)那部(bu)分(fen)(fen)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)所(suo)處(chu)(chu)范圍(wei)即(ji)為試(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)，若射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)為s2的(de)(de)那部(bu)分(fen)(fen)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)范圍(wei)增大，則試(shi)(shi)(shi)樣高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)增加，相反(fan)，若射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)為s2的(de)(de)那部(bu)分(fen)(fen)射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)范圍(wei)變小，則試(shi)(shi)(shi)樣高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)下降(jiang)，據(ju)(ju)此，計算機(ji)處(chu)(chu)理(li)系統(tong)就(jiu)會自動處(chu)(chu)理(li)并實(shi)(shi)時監測試(shi)(shi)(shi)樣高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)變化；

測試(shi)(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)時，水平方向(xiang)上的(de)(de)柱形激(ji)(ji)光(guang)測距(ju)(ju)儀(yi)向(xiang)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)徑(jing)(jing)向(xiang)發射(she)(she)(she)(she)(she)激(ji)(ji)光(guang)射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)，一部分(fen)(fen)(fen)透射(she)(she)(she)(she)(she)在(zai)(zai)對(dui)面內壁上，距(ju)(ju)離為(wei)(wei)s4，另一部分(fen)(fen)(fen)沿試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)半周長(chang)線(xian)(xian)產生不同長(chang)度的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)，距(ju)(ju)離范(fan)(fan)圍(wei)(wei)為(wei)(wei)s5-s4/2，如附圖4(直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)測試(shi)(shi)(shi)(shi)原理(li)1)所(suo)示，然后(hou)，動態數(shu)據(ju)(ju)采集儀(yi)會對(dui)柱形激(ji)(ji)光(guang)測距(ju)(ju)儀(yi)的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)進行實時采集，并傳送至(zhi)計算(suan)機處(chu)(chu)理(li)系統進行處(chu)(chu)理(li)，如附圖5(直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)測試(shi)(shi)(shi)(shi)原理(li)2)所(suo)示，在(zai)(zai)寬度為(wei)(wei)0＜l＜l1范(fan)(fan)圍(wei)(wei)內，射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)距(ju)(ju)離始終為(wei)(wei)s4，在(zai)(zai)寬度l1≤l≤l2范(fan)(fan)圍(wei)(wei)(試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing))內，射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)距(ju)(ju)離維持在(zai)(zai)s5-s4/2范(fan)(fan)圍(wei)(wei)內，寬度在(zai)(zai)l2＜l＜l3范(fan)(fan)圍(wei)(wei)，射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)距(ju)(ju)離為(wei)(wei)s4，從(cong)中可以(yi)得出，射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)距(ju)(ju)離為(wei)(wei)s5-s4/2的(de)(de)那部分(fen)(fen)(fen)射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)所(suo)處(chu)(chu)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)即為(wei)(wei)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)，若(ruo)射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)距(ju)(ju)離為(wei)(wei)s5-s4/2的(de)(de)那部分(fen)(fen)(fen)射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)增(zeng)大，則試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)增(zeng)加，相反(fan)，若(ruo)射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)距(ju)(ju)離為(wei)(wei)s5-s4/2的(de)(de)那部分(fen)(fen)(fen)射(she)(she)(she)(she)(she)線(xian)(xian)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)變小(xiao)，則試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)減(jian)小(xiao)，據(ju)(ju)此，計算(suan)機處(chu)(chu)理(li)系統就(jiu)會自(zi)動處(chu)(chu)理(li)并實時監(jian)測試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)的(de)(de)變化。

所(suo)述稱重試(shi)驗臺既可用(yong)來放置試(shi)樣，又可稱重試(shi)樣，具有高(gao)精度、高(gao)靈敏性的特點；所(suo)述內(nei)(nei)(nei)箱(xiang)四周內(nei)(nei)(nei)壁上設有許(xu)多透(tou)氣孔，溫(wen)控系(xi)統釋放的冷氣和(he)熱(re)氣從透(tou)氣孔進入內(nei)(nei)(nei)箱(xiang)內(nei)(nei)(nei)部(bu)，避免氣流直接吹向試(shi)樣而產生擾動。

本發明的有益效果(guo)：有效解決了凍融循環試驗中傳統(tong)人工測量試樣質量及(ji)尺寸帶來的較大誤差等問題，具有自動化程度高，數(shu)據(ju)準確以及(ji)操作方便等優點。

附圖說明

圖(tu)1為本(ben)發明專(zhuan)利試驗機(ji)的整(zheng)體(ti)示(shi)意圖(tu)。

圖2為(wei)本發明專利高(gao)度測試(shi)原(yuan)理(li)1圖。

圖3為本(ben)發明專利高度測試原理2圖。

圖4為(wei)本發明專利(li)直徑測試原理1圖。

圖5為本發明專(zhuan)利直徑(jing)測試原理2圖。

圖中標號說(shuo)明：1-外箱，2-內箱，3-柱形激光測(ce)距儀(水(shui)平)，4-柱形激光測(ce)距儀(豎直)，5-溫(wen)控系統(tong)，6-箱蓋，7-稱重試(shi)驗臺。

具體實施方式

以下(xia)將(jiang)結(jie)合(he)附圖和具體(ti)實(shi)施例(li)對本發明專利作(zuo)進一步的詳細說明。

實施例：

開啟(qi)計算(suan)機處(chu)(chu)理(li)系(xi)(xi)統，將(jiang)所(suo)有數(shu)據歸零。打(da)開箱(xiang)蓋6，將(jiang)試樣置(zhi)于稱(cheng)重(zhong)試驗臺7上中間位置(zhi)，蓋上箱(xiang)蓋6，啟(qi)動(dong)溫控系(xi)(xi)統5，待溫度達到設(she)定溫度時(shi)，打(da)開柱形激(ji)光測(ce)距儀(yi)3、4，同時(shi)動(dong)態數(shu)據采(cai)集儀(yi)會自動(dong)采(cai)集試樣質量和尺寸數(shu)據，并及時(shi)傳送至計算(suan)機處(chu)(chu)理(li)系(xi)(xi)統進行處(chu)(chu)理(li)，實現實時(shi)監測(ce)的(de)目的(de)。

技術特征：

技術總結
本發明屬于土工試驗領域，具體涉及一種用于凍融循環過程中測量試樣質量及尺寸的試驗系統，由試驗機、動態數據采集儀及計算機處理系統組成，試驗機主要由外箱、內箱、溫控系統、柱形激光測距儀、稱重試驗臺和箱蓋等六部分組成。豎直方向的柱形激光測距儀用來實時監測試樣高度變化，水平方向的柱形激光測距儀用來實時監測試樣的直徑變化，稱重試驗臺既可用來放置試樣，又可稱重試樣。本發明有效解決了凍融循環試驗中傳統人工測量試樣質量及尺寸帶來的較大誤差等問題，具有自動化程度高，數據準確以及操作方便等優點。

技術研發人員：高常輝;郁陪陽;馬冬冬;白梅
受保護的技術使用者：安徽理工大學
技術研發日：2017.05.23
技術公布日：2017.09.29