專利名稱：智能膨脹儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種主要用于地質(zhì)勘測、鉆井中的膨脹儀，屬于儀器儀表類。
眾所周知在石油工業(yè)中大量鉆井實踐表明某些泥頁巖地層在用水基鉆井液鉆開時其物理一力學(xué)性質(zhì)將隨著鉆井液浸泡時間的變化而發(fā)生很大的變化，從而導(dǎo)致井壁穩(wěn)定性的喪失，引起縮徑、巖石的碎裂剝落乃至井壁的坍塌，造成井下復(fù)雜事故。致使泥頁巖構(gòu)成的井壁喪失穩(wěn)定的主要原因之一是這類泥頁巖中含有水敏性粘土礦物，它們在水基介質(zhì)中將發(fā)生水化膨脹，因此研究地層剖面泥頁巖在水及各種水基介質(zhì)中的膨脹行為是石油行業(yè)預(yù)測鉆井時地層剖面巖石的潛在不穩(wěn)定性，鑒定及優(yōu)選各種鉆井液處理劑，鑒定及優(yōu)選各種鉆井液、完井液體系及其配方的重要手段。對工程建筑行業(yè)，膨脹巖、膨脹土的危害也是相當(dāng)大的，膨脹巖在巖土工程中常遇到，它的遇水膨脹和軟化產(chǎn)生的大的變形給礦山、鐵路和水利等工程常造成災(zāi)害性的破壞，而膨脹土對道路、堤壩、建筑物具有嚴(yán)重的潛在破壞作用，所以在巖土力學(xué)領(lǐng)域及大型工程施工項目中同樣重視與需要研究巖土的水化膨脹性能。以前我們所用的膨脹測量儀主要有瓦式膨脹儀、WLZ-1型膨脹儀、NP-01型膨脹儀及軸向徑向膨脹應(yīng)變測量儀。這些儀器雖能夠測量出泥頁巖的膨脹性能，但所存在的缺陷是(1)，樣品的初始高度值需要用卡尺量取，讀數(shù)誤差大且易引起個人誤差，同時量取操作也不方便(2)，在測量時一次只能測定一個樣品，當(dāng)需要對比測定多個樣品時，則不僅需要時間較長，而且環(huán)境變化(如環(huán)境溫度、濕度的變化)引起的測定結(jié)果的變化也將作為附加誤差進(jìn)入測量值中，干擾測量結(jié)果的對比性；(3)，所測得的數(shù)據(jù)不能存儲，因此需要測試人員連續(xù)監(jiān)測記錄，工作量大且繁瑣，而且夜間及休息日的連續(xù)記錄也發(fā)生困難，即使有的儀器帶有走紙記錄儀，由于紙的長度有限，連續(xù)長時間的實驗中間需要換新記錄紙使連續(xù)記錄發(fā)生困難且由此操作產(chǎn)生的誤差無法計量，且一次實驗需耗費的紙量很大也是浪費，此外記錄紙上畫出的曲線還要經(jīng)過測量及計算方能得出實驗結(jié)果，比較麻煩。
本實用新型的目的是設(shè)計一種智能膨脹儀，其結(jié)構(gòu)合理，可同時測量多個樣品，減小測量誤差，自行測定初值，自動記錄、存儲數(shù)據(jù)。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀主要由機(jī)械測量裝置及測量器組成，機(jī)械測量裝置主要由支架、液池、測量筒、夾持調(diào)節(jié)定位裝置及傳感器構(gòu)成，支架由橫梁、立柱、底座及底板組成，橫梁安裝在立柱上，立柱固定于底板上，底座安裝在底板上，底座上帶有凹槽，液池放置于凹槽中，液池由液池座及液池蓋兩部分組成，在液池的中間帶有凹槽，用于固定安裝測量筒，測量筒由上下缸蓋、缸筒及活塞組成，上、下缸蓋上帶有通氣或?qū)б河玫耐祝钊挥诟淄矁?nèi)，活塞桿伸出上缸蓋上方，在橫梁上帶有通孔，傳感器的夾持調(diào)節(jié)定位裝置被安裝在橫梁上方的通孔中，傳感器由夾持調(diào)節(jié)定位裝置固定，傳感器的測量桿下端與活塞桿端部接觸，另一端通過導(dǎo)線與測量器連接。
為方便調(diào)節(jié)平衡，本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的底板的邊角處帶有調(diào)節(jié)水平位置的調(diào)節(jié)件。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀在橫梁與立柱連接安裝處的立柱上帶有滑槽，在橫梁側(cè)部居中安裝有滑鍵，滑鍵與滑槽配合，通過調(diào)節(jié)滑鍵在滑槽中的相對位置來調(diào)節(jié)橫梁的上下位置，在橫梁下部的立柱上安裝有調(diào)節(jié)橫梁位置的調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)螺母通過連接板與橫梁連接在一起，橫梁另一側(cè)居中安裝有緊固螺栓。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的夾持調(diào)節(jié)定位裝置由襯套、緊固螺母、微調(diào)螺母及鎖緊螺栓構(gòu)成，襯套的兩端通過緊固螺母將襯套與傳感器外殼固定在一起，襯套外表帶有螺紋，與微調(diào)螺母相配合，微調(diào)螺母固定于橫梁上，可旋轉(zhuǎn)，在襯套外側(cè)帶有縱向凹槽，鎖緊螺栓與凹槽配合，其端部位于凹槽內(nèi)，可在凹槽內(nèi)滑動來微調(diào)傳感器的上下位置或端部與凹槽頂緊配合，使傳感器的位置固定。
為方便多點測量，本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀中帶有對稱的四套相對應(yīng)的液池、測量筒及傳感器。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的測量器主要由殼體、安裝在殼體內(nèi)的電路板、微處理器構(gòu)成，殼體的板上帶有顯示屏及控制按鍵，殼體的后蓋板上帶有與位移傳感器連接的接口、電源線插座、電源開關(guān)及系統(tǒng)復(fù)位鍵。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的測量器中帶有十二個位移傳感器接口。
為保持底座及測量筒之間的垂直度，本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀在液池底面與測量筒的底蓋之間帶有定位槽，其中放置有定位桿。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的夾持調(diào)節(jié)定位裝置中的襯套上的凹槽長度在1～4mm范圍內(nèi)。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀在應(yīng)用時，將樣品放置于測量筒內(nèi)，活塞接觸到樣品的上表面，調(diào)節(jié)傳感器位置，使傳感器的測量桿的下端與活塞桿的上端相接觸。在液池中加入液體，液體從下缸蓋的孔中滲入樣品內(nèi)，樣品膨脹向上使活塞上移，通過活塞桿使與其接觸的傳感器的測量桿產(chǎn)生位移，位移信號由傳感器傳遞給測量器，由測量器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存貯及顯示。測量器可連續(xù)處理大量的數(shù)據(jù)，可處理多達(dá)十二路位移傳感器的數(shù)據(jù)。測量器處理數(shù)據(jù)的原理是由位移傳感器傳遞位移信號，位移傳感器由激勵電源提供電源，位移信號傳入位移傳感器信號調(diào)理器處理后，送入模擬濾波及輸入保護(hù)模塊，由多路模擬開關(guān)選擇模擬濾波及輸入保護(hù)模塊中的某路信息經(jīng)精密電壓頻率轉(zhuǎn)換器及光電隔離器進(jìn)入微處理器中，由微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，存貯、顯示或接計算機(jī)輸出。微處理器接受控制按鍵的指令。微處理器還控制日歷時鐘電路提供日歷、時間顯示。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的優(yōu)點是1.具有較大量程，測量量程為0～20mm，而現(xiàn)有膨脹測量儀的測量量程僅為0～10mm；2.實現(xiàn)了儀器零點、樣口初始軸向高度、樣品在膨脹過程中的任意確定時刻的軸向高度及膨脹平衡時的軸向高度均由同一測量系統(tǒng)測定，避免使用第二種測量工具，如卡尺測定樣品初始軸向高度，使測量誤差進(jìn)一步減少。因為卡尺本身測量精度為0.02mm，且使用其測量樣品初始高度時很容易產(chǎn)生個人誤差，從而使測量精度進(jìn)一步下降。
3.機(jī)加工精度高，保證了裝置具有較小的系統(tǒng)誤差。該智能膨脹儀測量精度為0.01mm，而現(xiàn)有智能型膨脹測量儀的精度最高僅為0.05mm。
4.具有高精度位移傳感器及相應(yīng)的測量電路，確保了高精度地自動測量結(jié)果。智能膨脹儀中的測量器的核心-微處理器能夠自動采集、處理存貯數(shù)據(jù)，可根據(jù)實驗者的需要在智能膨脹儀的顯示器上可連續(xù)亦可分別顯示各通道當(dāng)前值也可查詢各通道存儲的每一個數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲量在12個通道全部處于測量的情況下每道可在100個以上。如遇停電，智能膨脹儀設(shè)有自動保護(hù)功能，所存儲的數(shù)據(jù)不會丟失，來電后儀器會繼續(xù)按程序設(shè)定的時間間隔自動采集、存儲實驗數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有的其他膨脹測量儀器是不能具備的。
5.整個儀器具有較高的零點穩(wěn)定性和樣品試驗的重復(fù)性。
6.自動化程度高，減少了勞動強(qiáng)度及對試驗條件的限制。
7.微處理器模塊可同時測量并存儲12路位移傳感器信號，因此該儀器可按石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)同時測量1～12個樣品的線膨脹度，一個儀器可同時完成1～3個樣品的層間水化膨脹值總量及1～3條層間水化膨脹動力學(xué)曲線的測定。
8.該儀器可連續(xù)工作100天以上，因此可測定各類不同固體水化膨脹周期，這是使用走紙式記錄儀輸出時做不到的。同時也是現(xiàn)有的任何一種使用帶敞口式測量液池的膨脹儀難以做到的。
9.結(jié)構(gòu)合理，操作方便。
本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀主要用于測量固體樣品在液體介質(zhì)中的膨脹性質(zhì)。


圖1是本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1中機(jī)械測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖2的側(cè)剖視圖。
圖4是圖1中測量器的數(shù)據(jù)采集處理原理方框圖。
圖5是圖1中測量器的測量電路原理結(jié)構(gòu)圖。
圖6是圖5中模塊1的電路原理圖。
圖7是圖5中模塊3的電路原理圖。
圖8是圖5中模塊4的電路原理圖。
圖9是圖5中模塊5的電路原理圖。
圖10是本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀使用連接參考圖。
下面根據(jù)附圖結(jié)合具體實施例對本實用新型所設(shè)計的智能膨脹儀的結(jié)構(gòu)及實施方式作進(jìn)一步說明。
實施例如圖1所示的智能膨脹儀，由機(jī)械測量裝置I及測量器II構(gòu)成，機(jī)械測量裝置如圖2、3所示，主要由支架、傳感器25、夾持調(diào)節(jié)定位裝置、液池及盛樣品的測量筒構(gòu)成。支架由立柱1、橫梁2、底座12、底板13組成，橫梁2安裝在立柱1上，橫梁2與立柱1十字交叉，在橫梁2與立柱1連接處，立柱1上帶有連接用的滑槽26，橫梁2中安裝有滑鍵16，滑鍵16與滑槽26配合，橫梁2上安裝有緊固螺栓9，緊固螺栓9的端部為較大的用于擰緊的旋轉(zhuǎn)手柄另一端裝有一塊軸瓦。在橫梁2下端的立柱上帶有調(diào)節(jié)螺母4，通過固定在橫梁2上的連接板2由螺釘5與橫梁2連接在一起，調(diào)節(jié)螺母4可轉(zhuǎn)動。立柱1與底板13通過螺母14與立柱1固定安裝在一起，底座12通過螺釘8固定于底板13上，底座12與橫梁2相對應(yīng)、平行。橫梁2上帶有四個對稱的通孔，位移傳感器25安裝在通孔中。在橫梁2相對應(yīng)的底座12上安裝有液池，液池由液池座23及液池蓋22構(gòu)成，液池座23的中心帶有凹槽27，橫梁2上的通孔與底座上對應(yīng)的液池的凹槽27同心，凹槽27與橫梁2上的位移傳感器25相對應(yīng)，液池蓋22與液池座23滑動配合，在液池蓋22上帶有注液孔28。用于盛裝樣品的測量筒安裝于液池中，測量筒由上缸蓋19、缸筒20及下缸蓋21組成，下缸蓋21安裝在液池的凹槽27中，在凹槽27中心帶有定位槽29，定位槽29中安裝有定位桿30，使測量筒通過定位槽29與定位桿30配合與液池精確定位，在下缸蓋21上帶有滲水孔31。在缸筒內(nèi)配合有活塞18，活塞桿32伸出上缸蓋19外。位移傳感器25為外購的，由測量桿33、桿座34組成，通過夾持調(diào)節(jié)定位裝置固定安裝在橫梁2的通孔中。夾持調(diào)節(jié)定位裝置由橫梁2上部的卡片40固定，卡片40通過螺釘安裝于橫梁2上。夾持調(diào)節(jié)定位裝置由襯套7、緊固螺母35、微調(diào)螺母6及鎖緊螺栓36構(gòu)成，在襯套7的外表帶有螺紋，位移傳感器25的桿座34安裝于襯套7內(nèi)，襯套7的兩端由緊固螺母25與桿座34擰緊固定，桿座34通過襯套7放置于橫梁2的通孔中，襯套7與通孔上方安裝的微調(diào)螺母6螺紋配合，微調(diào)螺母6與橫梁2連接安裝，可旋轉(zhuǎn)。在襯套7的外部帶有凹槽37，凹槽37的長度約為2mm，與凹槽37對應(yīng)的橫梁上的通孔壁上帶有鎖緊螺栓36，鎖緊螺栓36的方向與位移傳感器25中心線的方向相垂直，鎖緊螺栓26端部可頂入凹槽37內(nèi)，以固定位移傳感器25相對于橫梁2的位置。測量桿33的下端與活塞桿32的上端相接觸。上、下彼此相對應(yīng)的位移傳感器25、活塞桿32及測量筒的缸筒、液池均在同一中心線上，該中心線與底座12相垂直。在底板13的底部的四個邊角處帶有調(diào)節(jié)件，包括調(diào)節(jié)螺栓10及與其相配合的旋轉(zhuǎn)螺母11，用于調(diào)節(jié)底板13的水平位置。由于橫梁2上帶有四個相對稱的通孔，因此可以安裝四套同樣的測量機(jī)構(gòu)，即位移傳感器、測量筒及液池。這樣的機(jī)械測量裝置可同時做四個樣品的測量工作。位移傳感器25由導(dǎo)線與測量器II連接。位移傳感器25為外購件，是由“中科院水電部水利水電科學(xué)研究院儀器研究所”生產(chǎn)的“高精度差動變壓器式位移傳感器”。測量器II由殼體及其中安裝的電路板及微處理器構(gòu)成，微處理器采用51系列單片機(jī)，主要完成采樣、自動處理、存儲、顯示數(shù)據(jù)及與外部的計算機(jī)設(shè)備聯(lián)機(jī)等功能。在殼體上帶有顯示屏38及控制按鍵39?？刂瓢存I39可設(shè)置微處理器即單片機(jī)的各種工作參數(shù)及工作命令。測量器II的后蓋板上帶有十二個位移傳感器的接口、電源線插座、電源開關(guān)、系統(tǒng)復(fù)位鍵，可與三個同樣的機(jī)械測量裝置I的位移傳感器通過導(dǎo)線相連接，同時最多可測量12個樣品的膨脹數(shù)據(jù)。
測量器II中的測量電路原理圖如圖5所示，由模塊1、模塊2、模塊3、模塊4、模塊5與數(shù)字總線及模擬總線連接構(gòu)成，模塊1的電路原理圖如圖6所示，它的主要功能是將多路待測量的外部電壓信號經(jīng)模擬多路開關(guān)接入系統(tǒng)進(jìn)行檢測，同時也通過多路模擬開關(guān)將精密基準(zhǔn)電平接入系統(tǒng)進(jìn)行效準(zhǔn)。6路來自位移傳感器的測量信號分別接入低通濾波器F1至F6以濾除干擾信號，然后分別接入模擬多路開關(guān)U1，接入模擬多路開關(guān)U1的還有來自模擬總線的精密高值和低值參考信號，U1的模擬輸出信號接入模擬總線供其它模塊處理。來自數(shù)字總線的模擬多路開關(guān)U1的控制信號經(jīng)光電隔離器U3進(jìn)行電氣隔離后送入譯碼器U2，U2的譯碼信號選擇通過模擬多路開關(guān)U1的模擬輸出信號，從而軟件可按需要通過數(shù)字總線選擇任意一路位移傳感器信號和/或精密參考信號供其它模塊進(jìn)行處理。模塊2的電路原理圖同模塊1相同，目的是使測量器II能接入12路位移傳感器信號。模塊3的原理圖見圖7，它的主要功能是對經(jīng)多路模擬開關(guān)引入的待測信號和參考電平進(jìn)行精密電壓頻率轉(zhuǎn)換以供單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字測量。來自模擬總線的由模擬多路開關(guān)選擇的位移信號或精密參考信號與同樣來自模擬總線的另一路精密參考信號經(jīng)由電阻R1、R2和運算放大器U7構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后得到純的正電平信號(輸入信號可正可負(fù))。該信號送入精密電壓頻率轉(zhuǎn)換器U6將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字頻率信號，并經(jīng)光電隔離器U5進(jìn)行電氣隔離后送入數(shù)字總線供其它模塊進(jìn)行處理。模塊3上的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生器U4將精密參考信號引入模擬總線以供其它模塊引用。模塊4的原理圖見圖8，它的主要功能是為整個系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字和模擬兩大通用總線，同時為數(shù)據(jù)存儲和遠(yuǎn)程通訊提供接口。將單片機(jī)U8的相關(guān)信號分別引入數(shù)字總線和模擬總線從而為整個系統(tǒng)構(gòu)成通用的數(shù)字和模擬總線。U9為串行電可擦除只讀存儲器(E2PROM)用來儲存實驗數(shù)據(jù)和關(guān)鍵參數(shù)，單片機(jī)U8通過串行接口讀寫U9。U13為RS485串行總線接口，它的控制線和數(shù)據(jù)線分別經(jīng)過光電隔離器U10、U11、U12與單片機(jī)U8相連，通過該接口單片機(jī)U8可與遠(yuǎn)程計算機(jī)通訊。模塊4與模擬總線無關(guān)聯(lián)。模塊5的原理圖見圖9，輸出芯片U17和輸入芯片U18共同構(gòu)成4×4小鍵盤接口，軟件通過數(shù)字總線經(jīng)U17、U18控制和檢測外部鍵盤，U14為掉電后仍能正常工作的實時時鐘，它為系統(tǒng)提供日期和時間信號及基準(zhǔn)時鐘信號；輸出芯片U15構(gòu)成通用字符式液晶顯示器LCD控制接口，軟件可通過數(shù)字總線將顯示信息經(jīng)U15發(fā)送至LCD；U16則為譯碼器，軟件通過數(shù)字總線經(jīng)U16控制以上各芯片的讀寫。模塊5與模擬總線無關(guān)聯(lián)。測量器II的工作原理如圖4所示，可分為兩部分，圖4中虛線方框中所表示的位移傳感器及相應(yīng)的電路(通過外購成品形成)，第二部分則由圖4中余下的功能框表示，而它們正是由圖5中的模塊1至模塊5所構(gòu)成。所有的位移傳感器信號均通過單獨的模擬濾波和輸入保護(hù)電路連接至模擬多路開關(guān)，接入多路模擬開關(guān)的還有精度高、低值參考電平；在單片機(jī)U8的控制下(控制信號均經(jīng)光電隔離以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力)，各路信號可分時接入精密電壓頻率轉(zhuǎn)換器，并經(jīng)光電隔離器送入單片機(jī)U8進(jìn)行處理；由于精度高、低值參考電平的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都非常高，故在每次采集位移信號前，先采集高、低值參考電平，并由單片機(jī)U8進(jìn)行相關(guān)處理，可有效消除因溫度和時間(幾天至幾個月)所產(chǎn)生的采樣誤差。單片機(jī)U8是儀器的核心部件，除負(fù)責(zé)信號采集處理外，還負(fù)責(zé)實驗數(shù)據(jù)的保存、鍵盤信號的處理、液晶顯示器的控制和RS485接口的管理，通過該接口儀器能與幾公里遠(yuǎn)的個人微型計算機(jī)建立通訊聯(lián)系，從而既可接收遠(yuǎn)程計算機(jī)的控制命令，也可將實驗數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程計算機(jī)。單片機(jī)U8通過接口與液晶顯示器、控制鍵盤、日歷時鐘電路、存儲器及計算機(jī)相連，可完成顯示當(dāng)前測量數(shù)據(jù)、時間、存儲數(shù)據(jù)等功能，同時可輸入至外接的計算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計算及自動繪圖等。鍵盤可在測量前給單片機(jī)U8輸入測量參數(shù)及測量過程中的命令等。在測量過程中單片機(jī)U8自動存儲數(shù)據(jù)，從而減輕人工監(jiān)控、記錄工作。
在使用該智能膨脹儀時，其各部分連接如圖10所示，開始先調(diào)節(jié)機(jī)械測量裝置I中的緊固螺栓9，使傳感器與下部的測量筒中的活塞桿32相接觸并進(jìn)入傳感器有效工作范圍，然后將此位置固定，在分別調(diào)節(jié)傳感器連接處的微調(diào)螺母6，使傳感器端部位置處于最佳工作范圍。通過鎖緊螺栓36使傳感器位置固定；通過測量器II上的控制按鍵39輸入設(shè)置零點命令給其內(nèi)部的單片機(jī)U8。設(shè)置記錄零點；取下測量筒及液池，在測量筒內(nèi)裝樣品，壓實后將測量筒及液池放回原處；通過控制按鍵39輸入控制菜單中的相應(yīng)指令使測量器II自動記錄下樣品初始高度；向液池內(nèi)注入膨脹介質(zhì)并輸入控制命令菜單中相應(yīng)的指令，則測量器II開始按預(yù)先設(shè)定的時間間隔采集和存儲實驗數(shù)據(jù)；實驗結(jié)束后，輸入控制命令菜單中的停止命令，如果聯(lián)機(jī)，則測量器II所存儲的數(shù)據(jù)會按指令自動進(jìn)入數(shù)據(jù)庫并按指令自動進(jìn)行指定的數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生實驗報告；如不聯(lián)機(jī)，可人工抄錄存儲的數(shù)據(jù)并輸入微機(jī)后再進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生所需實驗報告。圖5為聯(lián)機(jī)狀況，因此可自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生實驗報告。實驗結(jié)束后輸入控制命令菜單中相應(yīng)指令清除所有存儲的數(shù)據(jù)，恢復(fù)測量器II的原始零點。實驗過程中的各種命令均由控制按鍵39輸入，即與單片機(jī)U8連接的鍵盤。
這種結(jié)構(gòu)的智能膨脹儀將誤差降至最低，本儀器還允許對同一種物體的具有不同初始高度而重量相同的多個樣品在同一環(huán)境下進(jìn)行膨脹測定，對結(jié)果進(jìn)行特殊處理后，可計算出樣品向自身孔隙空間膨脹的量，這是其它膨脹儀單獨使用時無法實現(xiàn)的。且測量方便，無需人工長時間監(jiān)控，自動測量初值，具有較高的零點穩(wěn)定性和樣品試驗的重復(fù)性，測量時間可長達(dá)100天以上。由于其精度高，自動化程度高，使其能夠準(zhǔn)確完整地測量出樣品的膨脹性能，為較先進(jìn)的膨脹測量工具。
權(quán)利要求1.一種智能膨脹儀，其特征是主要由機(jī)械測量裝置及測量器組成，機(jī)械測量裝置主要由支架、液池、測量筒、夾持調(diào)節(jié)定位裝置及傳感器構(gòu)成，支架由橫梁、立柱、底座及底板組成，橫梁安裝在立柱上，立柱固定于底板上，底座安裝在底板上，底座上帶有凹槽，液池放置于凹槽中，液池由液池座及液池蓋兩部分組成，在液池的中間帶有凹槽，用于固定安裝測量筒，測量筒由上、下缸蓋、缸筒及活塞組成，上、下缸蓋上帶有通氣或?qū)б河玫耐?，活塞位于缸筒?nèi)，活塞桿伸出上缸蓋上方，在橫梁上帶有通孔，傳感器的夾持調(diào)節(jié)定位裝置被安裝在橫梁上方的通孔中，傳感器由夾持調(diào)節(jié)定位裝置固定，傳感器的測量桿下端與活塞桿端部接觸，另一端通過導(dǎo)線與測量器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能膨脹儀，其特征還在于底板的邊角處帶有調(diào)節(jié)水平位置的調(diào)節(jié)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能膨脹儀，其特征還在于在橫梁與立柱連接安裝處的立柱上帶有滑槽，在橫梁側(cè)部居中安裝有滑鍵，滑鍵與滑槽配合，通過調(diào)節(jié)滑鍵在滑槽中的相對位置來調(diào)節(jié)橫梁的上下位置，在橫梁下部的立柱上安裝有調(diào)節(jié)橫梁位置的調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)螺母通過連接板與橫梁連接在一起，橫梁另一側(cè)居中安裝有緊固螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能膨脹儀，其特征還在于夾持調(diào)節(jié)定位裝置由襯套、緊固螺母、微調(diào)螺母及鎖緊螺栓構(gòu)成，襯套的兩端通過緊固螺母將襯套與傳感器外殼固定在一起，襯套外表帶有螺紋，與微調(diào)螺母相配合，微調(diào)螺母固定于橫梁上，可旋轉(zhuǎn)，在襯套外側(cè)帶有縱向凹槽，鎖緊螺栓與凹槽配合，其端部位于凹槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能膨脹儀，其特征還在于帶有對稱的四套相對應(yīng)的液池、測量筒及傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能膨脹儀，其特征還在于測量器主要由殼體、安裝在殼體內(nèi)的電路板、微處理器構(gòu)成，殼體的板上帶有顯示屏及控制按鍵，殼體的后蓋板上帶有與位移傳感器連接的接口、電源線插座、電源開關(guān)及系統(tǒng)復(fù)位鍵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能膨脹儀，其特征還在于測量器中帶有十二個位移傳感器接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能膨脹儀，其特征還在于在液池底面與測量筒的底蓋之間帶有定位槽，其中放置有定位桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能膨脹儀，其特征還在于夾持調(diào)節(jié)定位裝置中的襯套上的凹槽長度在1～4mm范圍內(nèi)。
專利摘要本實用新型為一種膨脹儀,屬于儀器類。主要由機(jī)械測量裝置及測量器組成,機(jī)械測量裝置由支架、液池、測量筒、夾持調(diào)節(jié)定位裝置、傳感器構(gòu)成,支架由橫梁、立柱、底座及底板組成,橫梁安裝在立柱上,立柱固定于底板上,液池放在位于底板上的底座的凹槽中,液池中安裝有測量筒,活塞位于測量筒內(nèi),夾持調(diào)節(jié)定位裝置安裝在橫梁上,傳感器由夾持調(diào)節(jié)定位裝置固定,傳感器的一端與活塞接觸,另一端與測量器連接。該儀器自動化程度高。
文檔編號G01B7/02GK2478097SQ0025785
公開日2002年2月20日 申請日期2000年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者李榮華, 鄧樂 申請人:石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院鉆井工藝研究所