專利名稱：土體物理性質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)的自動(dòng)測(cè)量裝置，屬于土體物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)量方法及其測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
土的一些物理性質(zhì)主要決定于組成土的固體顆粒、孔隙中的水和氣體這三相所占的體積和質(zhì)(重)量的比例關(guān)系，反映這種關(guān)系的指標(biāo)稱之為土的物理性質(zhì)指標(biāo)。土的物理性質(zhì)指標(biāo)不僅可以描述土的物理性質(zhì)和它所處的狀態(tài)，而且，在一定程度上反映土的力學(xué)性質(zhì)。所以，在眾多工程實(shí)施過(guò)程中，了解土的物理性質(zhì)指標(biāo)十分重要。土體物理性質(zhì)指標(biāo)可分為兩類一類是必須通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，如密度、土粒比重和含水率，稱為直接指標(biāo)；另一類是根據(jù)直接指標(biāo)換算的，如孔隙比、飽和度、干密度等，稱為間接指標(biāo)。常用的土體物理性質(zhì)指標(biāo)共有九個(gè)，分別是土的天然密度P、土粒比重、含水率ω、孔隙比e、孔隙率n、飽和度Sr、干密度P d、飽和密度P sat、浮密度P ‘。目前，不同的土體物理性質(zhì)指標(biāo)是通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)施不同的試驗(yàn)分別測(cè)量，不同的測(cè)量試驗(yàn)所依據(jù)的試驗(yàn)原理不同，且一般用肉眼觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)。例如，在測(cè)量土粒比重時(shí)，根據(jù)等體積代換原理常采用比重瓶法測(cè)定。事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加水的質(zhì)量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿，稱瓶加土加水的質(zhì)量，按照下式計(jì)算土
rmS
粒比重M =-
Ifll jTfYls -Jfl2式中1 ——瓶加水的質(zhì)量；m2——瓶加水加土的質(zhì)量；ms——烘干土的質(zhì)量。再例如，測(cè)定含水率根據(jù)含水率定義常采用的方法是烘干法，先稱出天然濕土的質(zhì)量，然后放在烘箱中，在100°C -105°C常溫下烘干，稱得干土質(zhì)量，然后按照含水率定義式計(jì)算含水率。ω = ^χ\00%
ms所以，這些試驗(yàn)方法顯然存在以下不足(l)由于測(cè)量土體物理性質(zhì)指標(biāo)的試驗(yàn)原理都不盡相同，所以每測(cè)一個(gè)土體物理性質(zhì)指標(biāo)，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的測(cè)量試驗(yàn)，操作步驟繁瑣，工作量大，工作效率低；( 大多數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用人工記錄，自動(dòng)化程度低，精度不夠。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種一次性測(cè)得常用的9個(gè)土體物理性質(zhì)指標(biāo)的裝置。根據(jù)土的物理性質(zhì)主要決定于組成土的固體顆粒、孔隙中的水和氣體這三相所占的體積和質(zhì)(重)量的比例關(guān)系，本裝置分別通過(guò)測(cè)量和程序計(jì)算得到組成土的固體顆粒、孔隙中水和氣體所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和體積這6個(gè)基本參數(shù)，測(cè)量結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理裝置通過(guò)預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行相關(guān)處理及運(yùn)算，一次性顯示土體9 個(gè)常用的土體物理性質(zhì)指標(biāo)。根據(jù)以上的技術(shù)目的，本實(shí)用新型將采取以下的技術(shù)方案一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量裝置，包括土樣采集容器、稱重加熱底座、稱重電子測(cè)量設(shè)備、浮塊、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、體積測(cè)量設(shè)備、水體容納容器、金屬外殼、數(shù)據(jù)傳輸線路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備，所述浮塊漂浮放置在所述盛有水的水體容納容器內(nèi)，所述浮塊與所述滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端聯(lián)動(dòng)連接，所述滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端通過(guò)導(dǎo)線與所述體積測(cè)量設(shè)備的一個(gè)輸入端連接，所述稱重電子測(cè)量設(shè)備連接所述稱重加熱底座，在所述加熱底座上放置所述土樣采集容器，所述稱重電子測(cè)量設(shè)備的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備的信號(hào)輸入端連接，所述體積測(cè)量設(shè)備的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備的另一信號(hào)輸入端連接。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備采用單片機(jī)制成。本實(shí)用新型一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量裝置有益效果1、本裝置采用電子電路技術(shù)，從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理都由預(yù)設(shè)裝置及程序完成， 自動(dòng)化程度高，不僅節(jié)約了人力資源和試驗(yàn)成本，還避免了人工操作引起的誤差，從源頭上確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。2、本裝置可以一次性測(cè)得常用的9個(gè)土體物理性質(zhì)指標(biāo)，相較現(xiàn)有技術(shù)中每測(cè)一個(gè)土體物理性質(zhì)指標(biāo)就要設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)的現(xiàn)狀，該裝置工作效率高，測(cè)量參數(shù)全面，有效提高了測(cè)量效率，降低測(cè)量成本。3、該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)，成本不高，市場(chǎng)前景廣闊。
圖1是該試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是該試驗(yàn)裝置的操作流程圖。其中[0021]1.土樣采集容器2.稱重加熱底座[0022]3.稱重電子測(cè)量設(shè)」各4.按鈕[0023]5.浮塊6.滑動(dòng)變阻器[0024]7.導(dǎo)線8.體積測(cè)量設(shè)備[0025]9.水體容納器10金屬外殼[0026]11 數(shù)據(jù)傳輸線路12數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖1所示，本實(shí)用新型所述的裝置，包括土樣采集容器1、稱重加熱底座2、稱重電子測(cè)量設(shè)備3、浮塊5、滑動(dòng)變阻器6、導(dǎo)線7、體積測(cè)量設(shè)備8、水體容納容器9、金屬外殼 10、數(shù)據(jù)傳輸線路11、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備12，所述浮塊5與所述滑動(dòng)變阻器6的滑動(dòng)端聯(lián)動(dòng)連接，所述滑動(dòng)變阻器6滑動(dòng)端通過(guò)導(dǎo)線7與所述體積測(cè)量設(shè)備8的一個(gè)輸入端連接，稱重電子測(cè)量設(shè)備3的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路11與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備12的信號(hào)輸入端連接，體積測(cè)量設(shè)備8的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路11與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備12 的另一信號(hào)輸入端連接。本裝置各部分構(gòu)件的技術(shù)指標(biāo)如下土樣采集容器1為直徑為6cm，高度為2cm 的銅質(zhì)容器；稱重加熱底座2的量程為0-200g，精度為0. Olg ；滑動(dòng)變阻器6由一個(gè)5歐姆的電阻和一個(gè)靈敏電阻構(gòu)成，靈敏變阻器阻值為0. 1歐姆；體積測(cè)量設(shè)備8的量程為 0--80cm3，精度為0. Olcm3,內(nèi)設(shè)單片機(jī)和相關(guān)程序，將電流值通過(guò)相關(guān)公式換算為土顆粒的體積；水體容納容器9的容積為150cm3 ；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備12主體由單片機(jī)和相關(guān)程序組成，主要負(fù)責(zé)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。使用時(shí)，由土樣采集容器1采集土樣，放置稱重加熱底座2上稱重，由稱重電子測(cè)量設(shè)備3顯示質(zhì)量HI1，通過(guò)稱重加熱底座2烘干土樣后再次稱重，由稱重電子測(cè)量設(shè)備3顯示質(zhì)量m2，在確定烘干后圖樣的質(zhì)量時(shí)，稱重電子測(cè)量設(shè)備3的顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)的數(shù)據(jù)視為土樣烘干后的質(zhì)量m2，最后通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路11傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備12 ；將土樣取出并進(jìn)行碾壓；打開(kāi)體積測(cè)量設(shè)備8，由體積測(cè)量設(shè)備8記錄下初始電流值，將碾碎的土樣倒入水體容納容器9中，由體積測(cè)量設(shè)備8記錄下穩(wěn)定后的電流值并通過(guò)運(yùn)行相關(guān)程序計(jì)算出土顆粒的體積Vs，最后通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路11傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備12 ；由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備12運(yùn)行相關(guān)程序計(jì)算出9個(gè)常用的土體物理性質(zhì)指標(biāo)并一次性顯示。
權(quán)利要求1.一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于包括土樣采集容器(1)、稱重加熱底座(2)、稱重電子測(cè)量設(shè)備(3)、浮塊(5)、滑動(dòng)變阻器(6)、導(dǎo)線(7)、體積測(cè)量設(shè)備 (8)、水體容納容器(9)、金屬外殼(10)、數(shù)據(jù)傳輸線路(11)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12)，所述浮塊(5 )漂浮放置在所述盛有水的水體容納容器(9 )內(nèi)，所述浮塊(5 )與所述滑動(dòng)變阻器 (6)的滑動(dòng)端聯(lián)動(dòng)連接，所述滑動(dòng)變阻器(6)滑動(dòng)端通過(guò)導(dǎo)線(7)與所述體積測(cè)量設(shè)備(8) 的一個(gè)輸入端連接，所述稱重電子測(cè)量設(shè)備(3)連接所述稱重加熱底座(2)，在所述稱重加熱底座(2 )上放置所述土樣采集容器(1)，所述稱重電子測(cè)量設(shè)備(3 )的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路(11)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12)的信號(hào)輸入端連接，所述體積測(cè)量設(shè)備(8)的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路(11)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12)的另一信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12)采用單片機(jī)制成。
專利摘要一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量裝置，屬于土體物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)量方法及其測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域。通過(guò)測(cè)量加計(jì)算的方法得到了土體中土顆粒、水、氣體三者的質(zhì)量和體積，然后根據(jù)這6個(gè)基本參數(shù)依據(jù)土體物理性質(zhì)指標(biāo)的定義式通過(guò)相關(guān)程序計(jì)算得到9個(gè)土體物理性質(zhì)指標(biāo)并一次性顯示。測(cè)量方法方便、快捷，測(cè)量參數(shù)全面，工作效率高。
文檔編號(hào)G01N15/08GK202188993SQ201120282028
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者李翔, 楊第昌, 諸裕良, 閆曉璐, 魏寶龍, 魏振興 申請(qǐng)人:河海大學(xué)